丘脑底核-大脑皮层振荡耦合与帕金森病静止性震颤之间的直接关联

电生理学研究表明，帕金森病的静止性震颤与振荡活动的改变相关。尽管众所周知震颤依赖于皮层-肌肉耦合，但脑区内部及脑区之间的同步化是否与震颤的出现和严重程度特异性相关尚不清楚。为了解决这一长期悬而未决的问题，我们利用自然发生的自发性震颤波动，研究了存在和不存在静止性震颤时的大脑同步化情况。我们同时记录了 11 例帕金森病患者（均为男性，年龄：52-74 岁）的丘脑底核局部场电位、脑磁图和前臂肌肉肌电图。记录于脑深部电刺激术后次日、停用抗帕金森病药物后进行。我们分别选择了包含自发性静止性震颤的时期和无震颤时期，并比较了不同状态下丘脑底核、皮层和肌肉之间的功率及相干性。通过相干源动态成像（Dynamic Imaging of Coherent Sources）对脑-肌相干性中与震颤相关的变化进行了定位。随后，通过计算相干性的虚部（一种对容积传导不敏感的耦合测量指标）分析了皮层-皮层耦合。震颤发作后，局部场电位功率在个体震颤频率处增加，而皮层功率在 beta 频段（13-30 Hz）下降。在传感器水平，丘脑底核-皮层、皮层-肌肉以及丘脑底核-肌肉的相干性在震颤期间特异性地在震颤频率处增加。丘脑底核-皮层相干性的增加与肌电图功率的增加呈正相关。在源水平上，我们在震颤肢体对侧的初级运动皮层、前运动皮层和后顶叶皮层中观察到了与震颤相关的皮层-肌肉相干性增加。对相干性虚部的分析揭示了这些皮层区域之间在震颤频率和双倍震颤频率处存在震颤依赖性耦合。我们的发现证实了大脑振荡同步化与震颤表现之间的直接关联。此外，这些结果提示了基于局部场电位进行震颤检测的可行性，因而可能对闭环刺激系统的设计具有重要意义。