《Neuroscience & Biobehavioral Reviews》:Oscillopathic features and neuromodulation with tACS in people with Parkinson’s disease: A semi-systematic review
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帕金森病(Parkinson's disease, PD)患者表现出临床相关的脑振荡变化。因此,经颅交流电刺激(transcranial alternating current stimulation, tACS)在PD中具有临床潜力。已有证据表明tACS可改
帕金森病(Parkinson's disease, PD)患者表现出临床相关的脑振荡变化。因此,经颅交流电刺激(transcranial alternating current stimulation, tACS)在PD中具有临床潜力。已有证据表明tACS可改善PD的神经生理和功能缺陷。未来工作需要纳入新的神经生理学特征并优化靶向策略。
帕金森病振荡病理特征与经颅交流电刺激神经调控研究解读
一、研究背景与研究目的
帕金森病(Parkinson's disease, PD)是全球第二大常见神经系统疾病,预计到2050年将影响超过2500万人。尽管其社会经济影响巨大,现有疗法的疗效有限,且对大多数患者最终会失效。因此,迫切需要开发新型、低风险、微创的治疗方法。
传统观点认为PD的核心病理是黑质致密部多巴胺能神经元丢失导致的基底节核团活动失调。然而,这一机制未能全面解释所有PD特征。近年来,越来越多的证据表明,PD患者大脑皮质和皮质下区域的节律性电活动——即神经振荡——发生了显著改变。这种“振荡病理”(oscillopathic)特征与症状严重程度密切相关,且在治疗后得到改善,其改善程度可预测临床获益。
基于这一视角,经颅交流电刺激(transcranial alternating current stimulation, tACS)作为一种非侵入性脑刺激技术展现出重要潜力。tACS利用低强度交流电复制和内源性振荡活动,驱动神经元放电时间改变,从而产生持续的行为效应。本研究旨在通过半系统性文献检索,识别基于tACS的新型神经调控方法在PD中的应用机遇,特别是结合对PD振荡病理特征的新认识。
二、研究方法概述
研究人员采用半系统性综述方法,于2026年6月12日在MEDLINE数据库中使用检索式“Parkinson* Disease AND (tACS OR transcranial alternating current stimulation)”进行系统检索,共获得66篇文章,其中18项在人类或动物中应用tACS的研究被纳入叙述性综述。研究者分析了这些研究的实验设计、受试者特征(包括年龄、病程、左旋多巴等效日剂量等)、tACS参数(强度、持续时间、频率、电极配置)、结局指标及其结果。
三、主要研究结果
3.1 tACS在震颤为主型PD中的效应
Brittain等人(2013)首次证明,在初级运动皮层(M1)施加个体震颤频率的tACS可调节震颤幅度,其效果取决于震颤与tACS之间的相位关系。闭环模式下的tACS可使震颤平均减少42%,效果可与深部脑刺激(DBS)相媲美。随后两项针对小脑的tACS研究结果矛盾:Brittain等人(2015)发现小脑tACS仅使震颤同步化而未改变幅度,而Rahimi等人(2023)报告了76%的在线震颤减轻和68%的离线减轻。Tan等人(2026)采用伽马频段(70 Hz)tACS联合间歇性θ爆发刺激(iTBS)的共刺激方案,恢复了PD患者受损的M1可塑性反应,但未改变震颤功率。
3.2 针对PD相关频谱变化的tACS效应
Krause等人(2014)发现,在M1施加20 Hz β频段tACS可降低PD患者的β频段皮质-肌肉相干性(CMC),并使敲击表现更稳定。Liu等人(2025)证实20 Hz tACS增加了β频段功率并改善了运动迟缓症状。然而,Guerra等人(2022)发现在线β tACS加重了运动迟缓,而γ tACS则改善了运动功能。Johari和Tabari(2026)采用双焦点高清tACS(HD-tACS)靶向左额下回(IFG)和辅助运动区(SMA),施加4 Hz θ频段刺激增强了动作流畅性任务中的θ活动调制,但未观察到行为效应。
3.3 共刺激研究中的tACS效应
Guerra等人(2020)率先将γ频段tACS与iTBS联合应用于M1,发现单独iTBS无法改变PD患者的M1兴奋性,但γ tACS-iTBS共刺激恢复了长时程增强样效应,且效果与健康对照相当。Paparella等人(2026)进一步证实该效应可持续至少30分钟。Guerra等人(2023)比较了药物ON和OFF状态下的共刺激反应,发现两种状态下效果相似,表明两种干预虽均涉及γ活性正常化,但并非同一神经生理过程。另一项研究(Guerra等人,2023)发现,β tACS可恢复PD患者缺失的短时程可塑性(STP),但同时降低了短间隔皮质内抑制(SICI)并加重了运动迟缓。
3.4 多疗程研究中的tACS效应
Del Felice等人(2019)实施了个体化方案:根据基线振荡活动确定刺激频率(β亢进者给予θ tACS,θ亢进者给予β tACS),并根据异常活动位置确定刺激部位。10次θ tACS后,β功率降低,运动迟缓和认知症状改善持续长达4周。Shill等人(2011)和Hou等人(2026)采用了高电流强度(15 mA)、正偏移方波的专有设备(Nexalin)。Shill等人未发现主动刺激与假刺激间的显著差异。Hou等人将刺激增加至20次(每日两次,连续10天),并联合强化康复训练,结果显示主动刺激组非运动症状(通过PDQ-39、非运动症状量表、老年抑郁量表和改良冷漠评估量表评估)显著改善,持续达24周。
3.5 动物模型中的tACS效应
Lee等人(2022)在MPTP诱导的PD小鼠模型中应用高清tACS,发现β tACS最大程度改善了运动缺陷,保护了黑质多巴胺能神经元,并上调了纹状体胶质细胞源性神经营养因子(GDNF)信号。Zhang等人(2026)在类似模型中鉴定γ tACS为最佳频段,其机制涉及NMDA信号和脑源性神经营养因子(BDNF),同时部分正常化了局部场电位中β和γ活动的异常变化。Tran等人(2026)在3只MPTP诱导的帕金森病非人灵长类动物中发现,低强度tACS消除了内源性相位偏好,高强度tACS则使神经元放电与刺激频率同步。
四、讨论与结论
4.1 波形形状
研究发现,PD患者β振荡波形呈现更尖锐的特征,这可能反映了皮质-皮质下同步化的增强。这种波形变化与临床指标相关,并在DBS和多巴胺替代治疗后减弱。研究人员提出,能否通过使用模拟个体患者平滑后β活动的刺激波形来反向驱动网络同步化和症状变化?这有待进一步验证。
4.2 相位-振幅耦合(PAC)
PD患者丘脑底核(STN)中β与高频振荡(HFOs)之间的PAC增强,M1中β与宽带γ之间的PAC也增强。这种PAC上调预测运动缺陷,并在治疗后消失。Salimpour等人(2022)在PD患者术中直接电刺激M1时发现,针对β波峰的刺激增强PAC,针对β波谷的刺激则降低PAC。基于tACS的类似方法值得探索。
4.3 非周期性活动
快速增长的文献关注信号的非周期性成分,其驱动功率谱的1/fx结构,反映皮质兴奋-抑制平衡。虽然PD中非周期性活动的变化存在一定变异性,但其作为tACS潜在靶点的价值正在被认识。
4.4 优化靶向策略
未来研究应考虑个体化靶向策略,如利用功能性连接引导电极放置、结合神经导航技术,以及针对不同症状域选择不同的刺激位点。
4.5 非运动领域的拓展
PD不仅影响运动功能,还涉及认知、情感和自主神经等多方面障碍。初步证据表明,θ和δ频段振荡的改变与非运动症状相关,这为tACS在这些领域的应用提供了理论基础。
五、研究结论
本综述通过半系统性文献分析得出以下结论:(1)PD患者存在显著的振荡病理特征,包括β频段功率和同步化增强、γ频段功率降低、皮质-皮质下β相干性增加,以及β-γ PAC增强;(2)tACS在PD中展现出治疗潜力,可减少震颤、改善运动迟缓、恢复神经可塑性,并带来长期功能获益;(3)不同研究间存在不一致的结果,可能与刺激参数、靶点选择、刺激状态(在线vs离线)和方法学差异有关;(4)未来的研究方向应包括整合波形形状、PAC和非周期性活动等新型神经生理学特征,采用个体化靶向策略,并扩展到非运动领域的应用。