皮层大规模网络与基底下丘脑核活动在帕金森病中关联模式的多样性

这项脑科学研究为何重要

帕金森病最为人知的是震颤和运动迟缓，但这些症状之下反映的是大脑通信出现故障。医生在手术中能够直接监听深部脑活动，但更希望通过非侵入性的方法（如脑成像）从外部读取这些信号。本研究提出了一个简单而有力的问题：从大脑表面测得的活动模式，能否揭示位于深处的一个微小区域——下丘脑核（subthalamic nucleus，STN）内正在发生的情况？该结构在帕金森病中发挥关键作用。

同时观测深部与表层的脑信号

研究者对27名近期植入深部脑刺激电极的帕金森病患者记录了脑活动。在患者安静睁眼休息时，团队同时测量了两类信号：脑磁图（MEG），用于检测来自大脑外层表面的快速活动；以及来自深部下丘脑核的局部场位（local field potentials，LFPs）。每位受试者在停用帕金森药物后和服用常用速效药物后均接受测试。这样的设计使团队能够观察有无药物时脑内通信模式如何变化。

闪现而逝的隐性网络

研究人员没有把大脑外层视为一个均匀区域，而是使用一种称为隐马尔可夫模型（hidden Markov model，HMM）的数学方法，揭示那些倾向于短时共同激活的区域网络。这些网络在健康人群中已有映射，包括与运动相关的“感觉运动”网络以及与内向思维相关的“默认模式”网络。模型以毫秒为单位滑动分析记录，识别出每个网络最为活跃的时刻，以及每位受试者在这些不同模式中停留的时间比例。

与特定网络相关联的深部脑节律

当团队将这些网络爆发与下丘脑核活动进行比较时，出现了清晰的关联。在感觉运动网络激活期间，下丘脑核在贝塔频段表现出更强的节律活动——该频段已知在帕金森病中被放大并与短时“贝塔爆发”相关联。这些时期还显示出下丘脑核与一个运动相关区域（辅助运动区，supplementary motor area）之间更紧密的同步。默认模式网络则呈现不同图景：其激活伴随下丘脑核的较低频率节律以及在较慢速度上的同步增强，提示一种可能更多关联非运动症状的功能状态。

药物效应依赖于脑状态

研究者随后考察了帕金森药物如何改变这些深部节律。总体而言，药物降低了下丘脑核的贝塔活动，这与早期研究一致。但当以大规模网络为视角观察时，出现了更细致的图景。药物相关的贝塔功率下降最显著发生在那些并未表现出下丘脑核与运动区域特别强耦合的网络状态中。相比之下，在下丘脑核与表层区域通信最紧密的感觉运动和默认模式网络中，药物影响不那么明确。另一研究团队的独立数据集在很大程度上证实了核心发现：特定网络与不同的深部脑节律模式相关，尽管在该数据集中药物效应较弱。

对未来治疗的意义

对非专业读者来说，关键的信息是大脑并非处于单一的“帕金森状态”。相反，它在不同的大规模模式之间切换，每种模式对应着手术和药物针对的深部结构的一种特定“状态”。由于这些模式可以通过非侵入性地从大脑表面检测到，它们最终可能成为外部标志，用于指导诊断、监测疾病进展，或仅在有害节律出现时触发自适应深部脑刺激。通过阅读大脑网络的“语言”，我们或能打开通向帕金森病隐秘运行机制的新窗口，并帮助临床医生根据大脑的实时需要定制治疗方案。

引用: Kohl, O., Gohil, C., Sure, M. et al. Varying patterns of association between cortical large-scale networks and subthalamic nucleus activity in Parkinson’s disease. npj Parkinsons Dis. 12, 106 (2026). https://doi.org/10.1038/s41531-026-01372-1

关键词: 帕金森病, 大脑网络, 深部脑刺激, 贝塔节律, 脑磁图