帕金森病伴步态冻结时基底前脑-皮质梯度的状态依赖性重配置失败

《npj Parkinson's Disease》：State-dependent reconfiguration failure of the basal forebrain-cortical gradient in Parkinson’s disease with freezing of gait

　　

摘要

越来越多的证据表明，胆碱能功能障碍与帕金森病中的步态冻结现象有关。由于基底前脑是向大脑皮层提供主要胆碱能信号的区域，因此阐明在帕金森病步态冻结状态下基底前脑与大脑皮层的连接机制及其动态变化具有重要的意义。本研究共纳入44名患有步态冻结的帕金森病患者、45名无步态冻结的帕金森病患者以及27名健康对照组。所有受试者均接受了扩散磁共振成像和静息态功能磁共振成像检查。其中一部分受试者（27名步态冻结的帕金森病患者、20名无步态冻结的帕金森病患者、27名健康对照组）还接受了与步态相关的任务型功能磁共振成像检查。研究人员比较了三组受试者在不同状态下的基底前脑连接梯度，并分析了任务状态与静息状态之间的差异。与健康对照组相比，两组帕金森病患者的基底前脑自由水含量均有所升高。连接梯度分析进一步显示，从基底前脑的前内侧区域到后外侧区域，结构与功能的耦合程度逐渐降低，其中后外侧区域的耦合程度最为弱。在大脑皮层层面，从单一感觉皮层到跨模态联合皮层，功能耦合程度也逐步降低。尽管这种空间结构在两组帕金森病患者中总体上保持一致，但在处理转向相关图像时，步态冻结的帕金森病患者在其躯体运动网络中表现出适应性解耦能力受损，这种异常集中在岛叶区域，且该区域的任务诱发反应性降低。基底前脑自由水含量的升高以及岛叶区域的功能障碍，都能独立预测从健康状态到无步态冻结的帕金森病状态再到有步态冻结的帕金森病状态的临床进展。我们的研究结果表明，帕金森病步态冻结现象存在与状态相关的连接重构障碍，这为解释步态冻结现象提供了电路层面的神经动力学机制。