皮层与基底节β振荡及频率依赖性脑深部刺激效应在A53T帕金森病大鼠模型中的研究

这项脑节律研究为何重要

帕金森病以震颤和运动迟缓著称，但在大脑深处，它还表现为异常的“β”节律，一种电活动的背景节拍。外科医生可以通过深部脑刺激（一种类似起搏器的疗法，向特定脑区发送脉冲）缓解症状。然而，仍不清楚这些益处在多大程度上来自于抑制β节律，以及哪种刺激模式效果最佳。该研究使用一种与人类帕金森病高度相似的大鼠模型，观察这些节律如何出现并测试不同刺激方式如何塑造它们，为未来改进脑疗法提供线索。

追踪大脑的隐性节拍

研究者采用一种遗传方法使大鼠过表达突变型α-突触核蛋白，这与许多帕金森病患者体内蛋白质积聚相同。该变化逐步导致中脑多巴胺产生细胞丧失，触发连接大脑皮层至深部结构的更大运动网络的改变，这些深部结构包括亚丘脑核和被盖足核（大鼠相当于人类的一个关键输出枢纽）。通过在这些区域放置细小电极，团队记录了局部场电位——许多神经细胞的综合电活动，重点关注在13至30次/秒之间的β频段活动。

不健康节律的逐步扩散

在浅麻醉下的记录显示，异常的β活动并非同时在所有区域出现。在疾病早期、当多巴胺丧失仍属轻度时，运动皮层——负责规划与发起运动的外层——已显现出额外的β功率。只有在更多多巴胺细胞死亡之后，亚丘脑核和被盖足核才出现强烈的β节律。在带有致病蛋白的大鼠中，这些深部区域的神经元放电模式也发生了改变：被盖足核的神经元开始更快并以爆发方式放电，而亚丘脑核的细胞在晚期则变得更加不规则、容易爆发，尽管其平均放电率未必发生显著变化。

阻碍平滑运动的爆发

为观察这些信号在自然行为中的表现，团队在清醒自由活动的大鼠中重复了记录。β活动并非稳定的嗡嗡声，而是以短暂爆发形式出现。具有帕金森样改变的大鼠表现出更长、更频繁且总体占用时间更多的β爆发。在亚丘脑核中，更强的β活动与运动减少并行，这与帕金森病患者中β爆发与启动和控制动作困难相关的观察一致。这些模式表明，决定疾病如何破坏运动的关键是爆发的时序与形态，而不仅仅是总体β强度。

测试脑刺激模式

随后研究者检验了深部脑刺激是否能调节这些节律。他们向亚丘脑核和被盖足核施加了低频和高频电刺激。在麻醉状态下，两种刺激均降低了带有疾病改变大鼠的总体β功率，但对健康对照组无显著作用，表明异常节律对刺激尤其敏感。在清醒大鼠中，情况更为细致：高频刺激倾向于缩短β爆发或减少信号处于高β状态的时间，而低频刺激往往产生相反效果，延长爆发或增加其总持续时间。在方格步态测试中，只有对被盖足核施以高频刺激能改善大鼠的步伐准确性。

对未来治疗的意义

综合来看，研究结果表明，该大鼠模型可靠地出现了与帕金森病患者相似的β爆发与放电不规则性，并以频率依赖的方式对深部脑刺激作出反应。高频脉冲似乎比低频更能打断长时间的破坏性β爆发并支持更平滑的运动。通过绘制异常节律如何在运动网络中出现以及不同刺激设置如何重塑它们，这项工作为未来旨在不仅沉默脑区而是重新调谐其电时序以更好控制帕金森症状的策略提供了一个有力的测试平台。

引用: Kondrataviciute, L., Kapadia, M., Skelin, I. et al. Cortical and basal ganglia beta oscillations and frequency-dependent DBS effects in the A53T Parkinson’s disease rat model. npj Parkinsons Dis. 12, 113 (2026). https://doi.org/10.1038/s41531-026-01304-z

关键词: 帕金森病, β振荡, 深部脑刺激, 基底节, 大鼠模型