CM-aGPi网络在抽动秽语综合征抽动生成中的作用：低频同步与丘脑-基底节通路机制解析

本文深入探讨了抽动秽语综合征（TS）患者丘脑中央中核（CM）与前内侧苍白球（aGPi）的双靶点深部脑刺激（DBS）同步记录研究。研究发现，运动性和发声性抽动期间CM与aGPi均出现低频（<20?Hz）功率增强，且病理性的1–10?Hz频段丘脑-苍白球相干性显著升高。相位同步分析提示CM活动领先于aGPi，尤其在左半球呈现明显偏侧化。这些发现揭示了抽动生成中基底节-丘脑网络的独特神经动力学特征，为开发自适应DBS疗法提供了关键电生理依据。

　　

方法

研究纳入6名19-32岁的难治性抽动秽语综合征（TS）患者，在接受双侧CM thalamic nucleus和aGPi子区电极植入后，通过连接Medtronic Percept PC神经刺激器进行同步双靶点局部场电位（LFP）记录。手术计划采用DISTAL图谱规划aGPi，THOMAS与Schaltenbrand-Bailey图谱叠加规划CM，并通过弥散张量成像生物物理场模型优化电极轨迹。术后通过CT与术前MRI配准确认电极位置。

LFP信号以250?Hz采样频率记录，采用双极感应配置，同步采集八通道无线肌电（EMG）信号和1080p高清视频数据。在术后前三个月每月进行无刺激状态下的行为任务记录，包括3分钟静息态、3分钟视觉提示诱导的自主手部运动以及8分钟自由抽动发作期。数据分析采用MATLAB平台，使用3Hz多锥形频谱变换方法计算功率谱密度（PSD），并通过相干性和相位斜率指数（PSI）评估核间同步性。

结果

电生理与结构成像

五位右利手女性和一位左利手男性患者完成研究，平均基线耶鲁全球抽动严重程度量表（YGTSS）评分为91.5±3.8。术后影像显示除4号患者电极位置偏外侧被排除外，其余患者CM与aGPi电极位置符合预设靶点。双极记录通道配置为CM的E0–E3接触点与aGPi的E8–E11接触点。原始信号RMS振幅在核间与半球间无显著差异（P>0.69）。

丘脑与苍白球的低频功率特征

抽动发作期间，CM与aGPi均显示出显著的低频（<20?Hz）功率增强（P=2.42×10^?8）。半球间分析发现左CM低频功率显著高于右CM（P<0.001），而左aGPi功率低于右侧（P<0.001）。beta与低gamma频段未发现显著变化（P>0.05）。该低频特征在所有患者半球间高度保守。

抽动生成中丘脑与苍白球的交互关系

抽动期间双侧CM核间在1–10?Hz频段相干性显著提升（P<0.001），显著高于beta（P=0.1×10^?4）与低gamma频段（P=0.0016）。双侧aGPi核间同步性同样在低频段增强（P=0.016）。丘脑-苍白球相干性在抽动期间显著升高，峰值出现在2?Hz（相干系数0.189），且左半球相干性略高于右侧（P=0.019）。静息态与自主运动期间未观察到显著beta或gamma频段同步。

抽动生成中的相位同步性

在病理性低频波段（1–10?Hz），CM相位持续领先aGPi活动（左半球P=3.25×10^?5，右半球P=5.56×10^?4）。抽动期间CM-aGPi相位差较静息态降低，左半球差异尤为显著（P=1.66×10^?4）。自主运动期间核间相位一致性显著高于抽动状态（P<0.001）。半球间分析显示左CM相位活动主导右侧（P=1.46×10^?6），而右aGPi活动领先左侧（P=4.82×10^?11）。

讨论

本研究首次通过同步记录CM与aGPi电生理活动，揭示抽动秽语综合征抽动生成依赖于丘脑-基底节网络的低频同步机制。病理性1–10?Hz频段同步活动表明CM可能通过相位领先作用驱动aGPi活动，其中左半球优势与多数患者的右利手特性及右侧抽动优势表现相符。与自主运动不同，抽动活动未显示beta频段调制特征，表明其神经机制区别于正常运动控制。

研究的局限性包括样本量较小、抽动动态转换过程未充分解析以及电极放置个体差异。未来研究需扩大样本并纳入更多深部核团记录，以全面揭示网络动力学特征。这些发现为开发基于低频活动检测的自适应DBS疗法提供了理论基础，可能通过实时调制丘脑-苍白球同步性实现精准治疗。