《CNS Neuroscience & Therapeutics》:Theta tACS Over the Medial Frontal Cortex Modulates Executive Function in Parkinson's Disease: A Randomized, Sham-Controlled Study
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背景:执行功能障碍是帕金森病(PD)的常见非运动症状,并与内侧前额叶皮质(MFC)的功能障碍有关。这项随机、假对照研究探讨了作用于MFC的高清经颅交流电刺激(HD-tACS)是否能改善PD患者的执行功能。方法:28名PD患者被随机分配接受为期10次(每日1次)
背景:执行功能障碍是帕金森病(PD)的常见非运动症状,并与内侧前额叶皮质(MFC)的功能障碍有关。这项随机、假对照研究探讨了作用于MFC的高清经颅交流电刺激(HD-tACS)是否能改善PD患者的执行功能。方法:28名PD患者被随机分配接受为期10次(每日1次)的主动6-Hz HD-tACS或假刺激(作用于MFC)。研究人员采用数字广度测验(DST)、连线测验(TMT)、词语流畅性测验(VFT)、西蒙任务和停止信号任务(SST)评估执行功能。研究人员使用功能性近红外光谱(fNIRS)在独立的VFT任务期间评估前额叶的血流动力学反应。结果:与假刺激相比,主动6-Hz HD-tACS显著改善了TMT-A、TMT-B和语义VFT的表现,同时减少了VFT诱发的右侧背外侧前额叶皮质含氧血红蛋白反应。基线校正后的干预后分析显示,主动HD-tACS组的西蒙效应更小,抑制率更高。未观察到对前向或后向DST、语音VFT或SST反应时具有显著刺激特异性效应。结论:这些发现提供了神经行为学证据,表明作用于MFC的6-Hz HD-tACS可能选择性改善PD患者的执行功能,突显了振荡性神经调控在认知康复中的潜力。试验注册:该试验于2025年11月20日在ClinicalTrials.gov注册(编号NCT07240272)。
**研究背景与问题**
帕金森病(Parkinson's disease, PD)是全球第二常见的神经退行性疾病,影响超过1%的65岁以上老年人。除运动症状外,PD常伴有认知障碍,其中执行功能障碍尤为突出,表现为注意力控制、工作记忆、词语流畅性、抑制控制和认知灵活性缺陷。这些损害与患者日常功能下降和生活质量降低密切相关。然而,PD执行功能障碍的治疗面临挑战:药物干预效果不一致,非药物方法如认知训练效果有限且方法学异质性高。前人研究指出,PD的执行功能障碍与前额叶-基底节环路异常有关,内侧前额叶皮质(medial frontal cortex, MFC)在绩效监测、冲突检测、错误加工和适应性控制中起核心作用。具体而言,中额叶θ节律活动参与冲突加工和错误监测,而PD患者中该节律活动减弱,并与执行功能缺陷相关。经颅交流电刺激(transcranial alternating current stimulation, tACS)作为一种非侵入性神经调控技术,可通过施加特定频率的外部节律调节神经振荡,已有证据表明θ-tACS能改善健康个体的执行控制。本研究基于此,开展一项随机、假对照试验,探究将6-Hz高清tACS(high-definition tACS, HD-tACS)作用于MFC是否能改善PD患者的执行功能,并为神经振荡调控在认知康复中的应用提供证据。该论文发表在《CNS Neuroscience》。
**关键技术与方法**
研究人员从中国中山大学附属第一医院招募了28名特发性PD患者(来源明确),并随机分为主动刺激组(n=15)和假刺激组(n=13)。主要技术方法包括:(1)HD-tACS干预:采用5通道刺激器,中央电极置于Fz(国际10-10系统),周围4个返回电极,个体化滴定电流强度(主动组0.40±0.16 mA,假组0.36±0.12 mA),主动组施加6-Hz正弦交流电20分钟(含30秒起/降),假组仅初始和结束各30秒刺激以模拟感觉;(2)执行功能评估:使用数字广度测验(DST)、连线测验(TMT-A/B)、词语流畅性测验(VFT:语义和语音条件)、西蒙任务和停止信号任务(SST),分别评估工作记忆、处理速度、认知灵活性、冲突抑制和反应抑制;(3)功能性近红外光谱(fNIRS):在VFT任务期间记录双侧前额叶的血流动力学反应(含氧血红蛋白HbO),分析左侧和右侧背外侧前额叶皮质(L-DLPFC和R-DLPFC);(4)统计分析:采用两因素重复测量方差分析(RM-ANOVA)和协方差分析(ANCOVA),控制基线水平,FDR校正多重比较。
**研究结果**
**3.1 人口学与临床特征**:两组在年龄、性别、病程、Hoehn-Yahr分期、左旋多巴等效剂量上无显著差异,表明组间可比。
**3.2 DST、TMT和VFT的行为表现**:
- **前向和后向DST**:未发现组×会话交互作用,主动HD-tACS未显著改善数字广度。
- **TMT-A**:存在显著的组×会话交互作用(F(1,26)=4.423, p=0.045),主动组干预后完成时间显著缩短(p=0.011),假组无变化。
- **TMT-B**:交互作用显著(F(1,26)=9.296, p=0.005),主动组完成时间显著缩短(p<0.001),假组无显著变化,且主动组干预后完成时间显著短于假组(p<0.001)。
- **语义VFT**:交互作用显著(F(1,26)=7.550, p=0.011),主动组正确词数显著增加(p=0.003),假组无变化。
- **语音VFT**:交互作用不显著,主动组无特异性改善。
**3.3 VFT期间皮质血流动力学反应**:
- **L-DLPFC**:无显著主效应或交互作用。
- **R-DLPFC**:存在显著的组×会话交互作用(F(1,19)=8.60, p=0.017),主动组干预后VFT诱发的HbO浓度显著降低(t(9)=-2.88, p=0.036, Cohen's d=-0.91),假组无显著变化。
**3.4 抑制控制的行为表现**:
- **西蒙效应**:基线校正后,主动组干预后的西蒙效应显著小于假组(ANCOVA: F(1,25)=8.341, p=0.008),但组×会话交互作用不显著。
- **抑制率**:基线校正后,主动组干预后抑制率显著高于假组(F(1,25)=8.649, p=0.007)。
- **Go反应时**:主动组干预后Go反应时显著长于假组(F(1,25)=5.384, p=0.029)。
- **SSRT**:无显著组间差异。
**讨论与结论**
讨论部分指出,6-Hz HD-tACS作用于MFC改善了TMT和语义VFT,提示认知灵活性和处理速度提升,且伴随R-DLPFC激活降低,符合神经效率假说。抑制控制方面,主动组表现出更高的抑制率和更小的西蒙效应,但伴随Go反应时延长,提示可能通过提高决策阈值实现速度-准确性权衡。未观察到对数字广度和语音VFT的显著影响,可能反映了干预的领域特异性或测量敏感性不足。研究局限性包括样本量较小、fNIRS任务与行为任务不匹配、缺乏同步电生理记录及缺乏长期随访。结论部分翻译:这些发现提供了神经行为学证据,表明作用于MFC的6-Hz HD-tACS可能选择性改善PD患者的执行功能,突显了振荡性神经调控在认知康复中的潜力。