第一作者：罗备，常磊

通讯作者：章文斌

其他作者：邱畅，董文文，赵亮，卢越，孙健，闫久祺，魏翔，阎俊

作者单位：南京医科大学附属脑科医院

Luo B, Chang L, Qiu C, et al. Reorganization of motor network in patients with Parkinson's disease after deep brain stimulation. CNS Neurosci Ther. Jun 2024;30(6):e14792. doi:10.1111/cns.14792

帕金森病（Parkinson's disease，PD）患者在脑深部刺激（deep brain stimulation，DBS）手术后、电刺激开始前，运动症状就有所改善，即微毁损效应（Microlesion effect，MLE），但其机制尚不明确。本研究旨在通过基于种子点的功能连接（Functional connectivity，FC）分析，全面探究PD患者微毁损时期运动相关脑区FC模式的变化。我们收集了49例PD患者DBS手术前后（刺激关闭状态）静息功能磁共振成像数据，选取与运动功能相关的皮层及皮层下区域进行基于种子点的FC分析，同时研究其与运动量表评分的关系。我们观察到运动网络脑区内不同程度的FC下降。DBS术后运动功能下降主要发生在左侧颞中回、双侧额中回、右侧辅助运动区、左侧中央前回、左侧中央后回、左侧额下回、右侧额上回。由此可见，微毁损期间运动相关网络发生广泛重组，本研究从网络层面为微毁损期间运动功能改善提供了新的信息。

丘脑底核脑深部刺激（Subthalamic nucleus deep brain stimulation，STN-DBS）已成为帕金森病（PD）的主要外科治疗方法。PD患者接受DBS治疗后，往往要等待2至4周的时间，才开始接受电刺激，在开启电刺激之前就可以观察到PD患者的运动症状有所改善，这种现象被称为微毁损效应（MLE），通常可持续数天至数周。然而，MLE背后的机制尚不完全清楚。考虑到MLE的短暂性，目前认为PD患者运动症状的改善与电极植入引起的神经核团损伤、短暂性创伤反应以及电极周围术后水肿有关。MLE的发生被认为是DBS电极在目标结构特定部位内良好放置的标志。MLE甚至可以作为STN-DBS治疗PD有效性的预测因素。因此，充分研究MLE的机制是非常必要的，这也有利于对DBS机制的理解。

越来越多的研究表明DBS通过电刺激调节脑网络来改善症状，因此功能性磁共振成像（functional magnetic resonance imaging，fMRI）也可能是探究MLE机制的好方法。目前只有少数研究使用fMRI来探讨MLE期间运动症状与神经影像学异常之间的关联。我们之前的研究表明在微毁损阶段中，中央前回和辅助运动区（Supplementary motor area，SMA）等运动相关脑区的激活度发生了变化。因此我们收集了49例PD患者DBS手术前后的静息态fMRI数据，选取与运动功能相关的皮层及皮层下感兴趣区域进行基于种子点的FC分析，以全面了解微毁损时期运动网络的变化，最后对每个种子点的静息态FC与运动症状临床评分进行相关性分析。

表1：参与人的临床特征

左侧中央后回与右侧M1之间的FC值改变与手术前后UPDRS-III评分下降呈负相关（见图3）。

本研究以皮层和皮层下运动相关脑区为种子点，进行全面的FC分析，以全面了解MLE过程中运动网络的变化。本研究结果揭示了DBS术后运动相关网络的显著变化。我们发现DBS术后微毁损阶段运动相关网络脑区的FC显著减少，尤其在左侧颞中回、双侧额中回、右侧SMA、左侧中央前回和左侧中央后回。有趣的是，左侧PMd与左侧枕中回之间的FC值增加了。此外，右侧M1与左侧中央后回的FC改变与UPDRS-III评分下降之间的负相关性进一步证实了运动网络与PD运动功能改善之间的关系。

本研究发现DBS治疗后，感觉运动网络中M1与脑区之间的连接明显减少。M1是运动计划和执行的关键脑区，多项基于各种运动任务的PD患者与健康对照脑功能的对比研究发现，M1及PMd均过度激活。Haslinger等研究发现，与健康对照组相比，PD患者在服用左旋多巴前后双侧M1活动均增强。经左旋多巴治疗后，PD患者M1激活降低，左旋多巴可使运动皮层功能受损的过度激活相对正常化。一项关于PD的PET研究发现，左旋多巴可明显降低左侧M1区域葡萄糖代谢，且抑制程度与临床改善相关。因此，植入电极引起的M1的FC解耦可能使DBS后微毁损时期M1功能相对正常化，进而导致此阶段运动症状的改善。右侧PMd与左侧颞中回之间的FC减少也可能参与了上述过程。

SMA是前额叶运动系统的一部分，参与复杂的运动准备和控制，分为前SMA和尾部SMA。前SMA区域在运动准备的早期阶段起着重要作用。许多研究运动启动时脑活动的影像学研究的一个共同结果是PD患者的SMA活动降低。吴等发现与健康对照组相比，PD患者的SMA局部一致性降低。在最近的研究中，DBS术后MLE期间SMA的局部一致性增加，这表明DBS使SMA活动相对正常化。前额叶负责计划、调节和控制人的心理活动，在人的高级和有目的的行为中起着重要作用。Moraschia等人分析了6名早期偏侧PD患者的任务状态皮层激活区域，发现患侧半球的背外侧前额叶皮层比健康半球表现出更强的激活。在本研究中，DBS后运动启动区域种子点与前额叶和颞叶的许多区域之间的FC普遍下降。我们推测SMA与运动相关区域的脱钩可能意味着相关脑区的补偿活动减少。

PD的病理特征是黑质多巴胺能神经元的丢失，这种丢失优先影响向后外侧壳核的投射，壳核参与运动的规划，PD患者的壳核活动减少已被多项研究证实。颞中回与认知功能特别是言语流畅性相关，许多研究表明，DBS治疗后认知功能特别是言语流畅性明显下降，壳核与左侧颞中回之间的FC下降可能预示着DBS治疗后认知功能的下降。左侧IFG拥有传统的布罗卡区，是人类完成语言产生不可或缺的部分。左侧IFG的岛叶部是语言网络中的主要枢纽，与多个脑区有关联。因此，我们推测DBS治疗后认知功能下降可能与电极植入后额颞叶与IFG的FC下降有关。

本研究通过基于种子点的FC分析，充分了解了DBS术后微毁损期间运动网络的变化。DBS术后，运动网络发生重组，FC大量减少。因此，我们目前的研究结果支持在DBS研究中需要更加重视运动网络的改变。

章文斌 主任医师

南京医科大学附属脑科医院

• 南京医科大学附属脑科医院功能神经外科

• 博士、教授、主任医师

• 主要从事帕金森等运动障碍疾病的外科治疗，近年主持国家重点研发计划子课题及省级重点研发项目等课题5项，发表学术论文50余篇，建立华东地区最早的远程程控中心

• 《临床神经外科杂志》副主编、编辑部主任

• 中国医师协会神经调控专业委员会委员

• 中国医师协会神经外科分会神经电生理监测专业委员会委员

• 世界华人医师协会、世界华人神经外科协会功能神经外科专业委员会常委

• 中国神经调控联盟常务理事

• 湖南省癫痫与帕金森专病联盟特聘专家

• 国家神经外科手术机器人应用示范项目专家指导委员会委员，作为专家组成员参与制定多个神经调控专家共识