刺激选择性阻断帕金森病中丘脑底核高β–皮层高γ耦合

《Neurotherapeutics》：Stimulation selectively blocks subthalamic high β–cortical high γ coupling in Parkinson’s disease

　　

帕金森病中的丘脑底核刺激可能通过抑制超直接通路上的高β连接并促进γ运动皮层处理来发挥作用。研究人员检视了β活动相位如何塑造沿超直接通路的γ节律振幅，以及刺激如何影响这种耦合。研究招募了38例接受双侧丘脑底核刺激治疗的强直-少动型帕金森病患者。在静息状态及患者在数字平板上以四种刺激水平绘制自定节奏和阿基米德螺旋线时，记录了高密度脑电图。研究人员分析了丘脑底核与运动皮层区域之间低频（13–20 Hz）和高频β（21–30 Hz）以及低频（31–60 Hz）和高频γ（61–100 Hz）频带对的时间分辨相位-振幅耦合（phase-amplitude coupling, PAC）。刺激诱导的相位-振幅耦合降低与运动迟缓的实时改善相关，并可由临床因素预测。在丘脑底核β–皮层γ频带中，高β–高γ相位-振幅耦合最大（p < 0.001），且在最高刺激水平时降低最显著（p < 0.001），并与运动迟缓改善相关。其刺激诱导的降低可在由初级运动皮层和背侧前运动皮层组成的任务特异性通路中被预测；绘画速度的改善率和主动触点位置是关键预测因子。皮层β–丘脑底核γ频带对的相位-振幅耦合对刺激无反应。丘脑底核刺激选择性地干扰帕金森病中任务特异性通路的丘脑底核高β驱动的皮层γ阻断，并追踪运动迟缓的改善。

帕金森病（Parkinson’s disease, PD）的运动迟缓症状与基底节-丘脑皮层网络中的异常振荡耦合密切相关。β振荡（13–30 Hz）和更高频率振荡（>30 Hz）之间的过度相位-振幅耦合（phase-amplitude coupling, PAC）被认为是阻碍运动环路动态的关键因素。先前研究发现，丘脑底核（subthalamic nucleus, STN）深部脑刺激（deep brain stimulation, DBS）可减少STN与运动皮层间高β同步活动，并改善运动迟缓，但STN β–皮层γ PAC的具体作用及其对刺激的反应仍不清楚。本研究旨在探讨STN β相位对皮层γ振幅的塑造作用，以及刺激强度如何影响这一耦合。

研究人员招募了38例来自匈牙利布达佩斯Semmelweis大学神经内科的强直-少动型PD患者，所有患者均接受了双侧STN-DBS治疗超过1年。在四种个体化刺激水平下，研究人员记录了静息态和绘制螺旋线任务（自定节奏和描摹）中的64通道脑电图，并分析了STN与多个运动皮层区域之间的时变PAC。结果显示，STN高β–皮层高