帕金森病患者在执行运动动作和抑制运动动作时,大脑皮层的β波功率调节存在不对称性,并且β波功率会降低

《Neurobiology of Disease》:Cortical beta power modulation is asymmetric and reduced during movement execution and inhibition in Parkinson's disease

【字体: 时间:2025年11月19日 来源:Neurobiology of Disease 5.6

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  该研究探讨帕金森病(PD)患者在运动计划和主动抑制中的皮层电生理特征,发现PD患者β波活动调节受损,尤其在右侧前额叶皮层,左旋多巴改善运动执行但恶化主动抑制,提示β振荡与执行功能相关,多巴胺替代疗法对两者作用相反。

  这项研究探讨了帕金森病(PD)患者在运动执行和前瞻性抑制过程中,大脑皮层的电生理活动变化。研究团队对20名处于中度进展阶段的PD患者(在服用左旋多巴前和后)以及20名年龄、性别、教育水平和手型匹配的健康对照组进行了64通道脑电图(EEG)记录。研究采用了两种任务:一种是简单的Go任务(需要执行动作),另一种是更复杂的Go/NoGo任务(需要在某些情况下抑制动作)。通过分析这些任务中的EEG数据,研究人员试图揭示PD患者在运动控制方面的神经机制变化,并探讨左旋多巴对这些变化的影响。

研究发现,PD患者在运动执行过程中表现出较长的反应时间和较高的错误率,尤其是在未服用左旋多巴的情况下。相比之下,左旋多巴在简单Go任务中改善了运动执行的速度,但在Go/NoGo任务中反而影响了前瞻性抑制的表现。这一发现表明,尽管左旋多巴能够缓解运动迟缓,但它可能对抑制控制产生不利影响,特别是在需要更多认知资源的任务中。

在分析运动执行时的EEG频谱时,研究人员观察到PD患者的β波功率调节比健康对照组明显减少,尤其是在较为受影响的一侧大脑半球。而在Go/NoGo任务中,健康对照组的右额叶皮层在前瞻性抑制过程中表现出更高的β波功率,这表明该区域在抑制行为中可能起到关键作用。值得注意的是,当PD患者服用左旋多巴时,这一β波功率的差异不再显著,提示药物可能影响了这一特定的神经活动模式。

研究还发现,PD患者的β波功率调节存在明显的半球不对称性,而健康对照组在两侧大脑半球均表现出β波的减少,尽管右半球的调节更为显著。这种不对称性可能与运动执行的神经网络特性有关,因为通常情况下,运动执行涉及对侧半球的皮层活动。然而,PD患者在运动执行和抑制任务中均表现出类似的β波调节模式,这可能反映了疾病对神经网络的整体影响。

在Go/NoGo任务中,PD患者在未服药状态下表现出显著的反应时间延迟和较高的错误率,而在服药状态下,虽然反应时间有所改善,但错误率反而增加。这表明左旋多巴可能在某些情况下干扰了患者的抑制控制能力。此外,研究还发现,β波功率的变化与行为表现之间存在一定的关联,但在健康对照组中,这种关联并不显著,而在PD患者中则更为明显。

研究进一步探讨了左旋多巴对β波功率的影响。尽管左旋多巴在某些任务中改善了运动执行的速度,但在需要抑制的复杂任务中,它似乎减弱了β波的调节能力。这种影响可能与左旋多巴对多巴胺系统的影响有关,尤其是在神经网络的稳定性方面。此外,研究还指出,左旋多巴可能通过改变神经网络的动态特性,间接影响了患者的抑制控制能力,而不仅仅是通过提高运动速度。

在探讨运动启动和抑制之间的关系时,研究发现PD患者在启动运动时表现出异常的抑制,这可能与运动网络中的过度抑制有关。这种抑制可能源于基底神经节和皮层之间的不平衡,特别是在间接抑制通路和直接兴奋通路之间。此外,研究还指出,PD患者的β波功率变化可能与他们的运动启动和抑制能力密切相关,尤其是在右额叶皮层,该区域的β波活动可能在抑制控制中发挥关键作用。

研究的局限性包括任务顺序固定,这可能影响结果的解释。此外,研究对象均为计划接受脑深部电刺激(DBS)手术的PD患者,因此其结果可能无法推广到早期PD或未接受手术治疗的患者。尽管如此,研究为理解PD患者在运动控制方面的神经机制提供了重要的见解,并为未来开发更精准的治疗策略奠定了基础。

总的来说,这项研究揭示了PD患者在运动执行和前瞻性抑制方面存在复杂的神经机制变化。左旋多巴虽然在某些情况下改善了运动速度,但在抑制控制方面可能产生了不利影响。这些发现不仅强调了β波活动在右额叶皮层作为PD患者执行功能障碍的潜在生物标志物的重要性,也提示了需要更细致的治疗策略,以同时改善PD的运动和认知症状。未来的研究可以进一步探索不同神经网络之间的相互作用,以及左旋多巴对这些网络的具体影响,从而为PD的治疗提供更全面的指导。
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