发布:2026-05-17 浏览:8 次
杭州脑海科技有限公司开发的“多模态脑影像一键式数据分析平台”,集成700余种脑影像算法。本文聚焦于其中的“白质低频振幅,白质分数低频振幅”算法,面向帕金森患者开展应用研究。平台内置白质功能指标分析模块,可一键式包括白质低频振幅,白质分数低频振幅在内的多种白质功能指标分析如有兴趣,欢迎联系19906719439咨询或预约产品演示。
本篇文献分享发表于NeuroImage杂志。本公众号所发布内容旨在与大家分享学术新知,促进交流学习,版权归原作者或原出处所有,感谢各位学者的辛勤成果。
1.引言
帕金森病表现为一种以静止性震颤、强直、运动迟缓和步态/姿势不稳为特征的运动障碍。近几十年来,大量研究探讨了重复经颅磁刺激作为一种非侵入性脑刺激技术治疗帕金森病的潜力。此研究团队的一项随机对照研究表明,应用于辅助运动区的持续性θ爆发刺激可以有效缓解帕金森病的运动症状,且疗效可维持8周。然而,重复经颅磁刺激的疗效在帕金森病患者中存在异质性。并非所有帕金森病患者的症状都能在重复经颅磁刺激治疗后得到改善。因此,寻找能够预测帕金森病患者重复经颅磁刺激疗效的指标对于选择合适的治疗方法非常重要。
静息态功能磁共振成像已广泛应用于检查体内自发性脑活动。低频振幅和分数低频振幅是描述静息态功能磁共振成像数据中脑区特性的广泛使用指标,能够捕捉局部脑区内的自发性神经活动。目前,众多磁共振成像研究主要集中在灰质,而对白质的关注较少。事实上,白质中的低频血氧水平依赖波动也编码了不同于噪声的神经活动。白质活动的变化伴随着其代谢需求的变化,而代谢需求受不同任务状态的调节。白质功能研究为探索严重精神疾病、脑桥卒中和阿尔茨海默病等神经精神疾病的病理生理机制提供了新的视角。
在神经退行性疾病的发展过程中,白质微结构损伤通常先于灰质异常。在表现出前驱症状的帕金森病患者中,在多个脑区观察到平均弥散率升高,包括左侧后丘脑、下纵束、穹窿和皮质脊髓束,并与嗅觉功能呈显著负相关。此外,快速眼动睡眠行为障碍个体在皮质脊髓束中显示出各向异性分数增加。小脑型多系统萎缩患者在小脑和脑干白质束中表现出显著降低的功能连接,同时伴有自发性信号振荡的改变,表明这些通路内的通信中断。这些功能损伤与小脑和脑干的代谢减慢相一致。少突胶质细胞中α-突触核蛋白的聚集与白质脑区的结构损伤相关,这可能是观察到的功能异常的基础。尽管帕金森病患者的白质功能网络表现出与健康对照相似的小世界属性,但他们表现出更明显的网络异常。利用白质功能连接组,在区分先前未检查的个体时达到了73%的分类准确率。
帕金森病患者表现出白质结构和连接模式的改变,这可能影响重复经颅磁刺激的疗效。首先,先前的模型表明,经颅磁刺激不仅直接激活皮层灰质中的轴突,而且主要激活皮层下白质内轴突弯曲处的近皮质兴奋。因此,由这些轴突组成的白质纤维活动的变化可能影响经颅磁刺激的兴奋性。此外,经颅磁刺激的反应性与脑结构和功能的完整性相关。病理学研究表明,白质改变可能是α-突触核蛋白沿轴突运输以及不同脑区之间病理性扩散的结果。白质损伤可能诱发脑结构异常并损害脑功能。一项研究左旋多巴反应性的研究观察到,白质损伤(尤其是胼胝体内)破坏了结构脑网络的信息整合,与帕金森病患者药物反应性降低密切相关。Brabeneck等人研究了接受重复经颅磁刺激治疗的帕金森病患者白质结构的改变,揭示了干预后听觉运动环路内白质完整性增强。总之,白质活动的改变与帕金森病的病理生理机制密切相关,并有希望作为非侵入性脑干预疗效的指标和预测因子。
在此研究中,使用低频振幅来探索对重复经颅磁刺激有不同反应的帕金森病患者的功能活动差异。此研究假设白质功能活动影响重复经颅磁刺激对帕金森病辅助运动区的疗效。特定的症状群可能对应于不同的白质纤维束功能活动模式。此外,白质活动可以作为预测重复经颅磁刺激治疗结局的生物标志物。
2.方法
2.1.参与者
这项回顾性研究分析了2020年4月至2023年6月期间在安徽医科大学第一附属医院接受连续14天重复经颅磁刺激治疗的68例帕金森病患者,作为一项开放标签研究的一部分。根据干预后统一帕金森病评定量表第三部分的改善率,将所有参与者分为两组:应答组(改善率 ≥ 30%,n = 20)和非应答组(改善率 < 30%,n = 48),该改善率被认为具有临床显著差异。整个研究流程如图1所示。研究结果还在先前一项随机对照试验的真实刺激组中进行了验证。在随机对照试验队列中,参与者被随机分配接受真实持续性θ爆发刺激或假刺激。两组均接受标准化方案,每天三次(间隔15分钟)每次600个脉冲,持续14天。真实组的基线特征为年龄61.70 ± 1.57岁,男性63.60%,受教育年限9.10 ± 1.13年,病程4.30 ± 0.52年。干预后,真实组帕金森病患者的统一帕金森病评定量表第三部分评分下降,且显著高于假刺激组。
纳入标准如下:(1)符合运动障碍学会帕金森病临床诊断标准;(2)任何药物稳定剂量服用至少2个月;(3)年龄≥40岁;(4)简明精神状态检查 ≥ 24。排除标准为:(1)生命体征不稳定;(2)有神经精神疾病史,包括脑梗死、精神分裂症、头部外伤和癫痫;(3)体内有金属植入物;(4)过去6个月内有药物滥用史。
研究方案已按照世界医学会道德准则进行,并获得了安徽医科大学第一附属医院伦理委员会的批准。所有参与者在参加原始队列研究时均提供了书面知情同意书,并得到了机构伦理委员会的批准。在整个研究过程中没有受试者出现任何副作用。
图1本研究流程图。
2.2.临床与行为评估
所有参与者在持续性θ爆发刺激干预前后均接受了多模态磁共振成像扫描和临床行为评估。所有磁共振成像和评估均在“关”状态下进行,定义为停药后至少12小时。磁共振成像扫描由训练有素的磁共振成像技术人员采集,而临床行为评估由成功完成运动障碍学会在线培训项目的神经科医生进行。为确保一致性,由同一名评估者在干预前后进行评估。重要的是,参与评估的磁共振成像技术人员和神经科医生均未参与数据分析,从而最大限度地减少了潜在偏倚。临床和行为评估包括简明精神状态检查、汉密尔顿抑郁量表、汉密尔顿焦虑量表、非运动症状量表、Hoehn-Yahr分期和统一帕金森病评定量表第三部分。同时根据Stebbins等人的研究记录了统一帕金森病评定量表第三部分的六个子症状评分。参与者在重复经颅磁刺激干预期间继续服用常规药物。
2.3.磁共振成像引导的重复经颅磁刺激
经颅磁刺激由配备70mm八字形线圈的Magstim经颅磁刺激器进行。采用持续性θ爆发刺激作为刺激范式,参数如下:每次持续性θ爆发刺激持续40秒,包含以50Hz传递的三个脉冲团块,每个脉冲团块每200ms(5 Hz)重复一次,直至达到600个脉冲。患者每天进行三轮持续性θ爆发刺激,每轮之间间隔15分钟。在整个治疗期间,共传递25,200个脉冲(每日1800次脉冲,连续14天)。刺激强度设置为静息运动阈值的80%。静息运动阈值定义为在至少5/10次连续经颅磁刺激脉冲中,在第一骨间背侧肌中诱发出振幅至少为50μV的运动诱发电位所需的最小强度。目标脑区使用先前报道的左侧辅助运动区坐标(-6,-6,77)及其周围6mm半径来定义。在整个治疗过程中,持续使用神经导航系统检测经颅磁刺激刺激目标的位置,以实现精确定位。
2.4.多模态磁共振成像采集
功能性和结构性磁共振成像数据集使用中国科学技术大学信息科学中心的3T扫描仪获取。扫描前,参与者休息约20分钟并取下任何金属物品。他们被指示在扫描过程中闭眼并保持清醒。提供耳塞以最小化噪音干扰,同时使用泡沫填充物固定头部,确保稳定的成像条件。对于静息态功能磁共振成像扫描,采用平面回波成像序列,参数如下:重复时间/回波时间 = 2400/30ms,采集217个时间点。扫描时长为8分40秒,采集46层。视野为192mm×192mm,矩阵大小为64×64,层厚为3mm,无层间隙。三维体积中每个体素的大小为3mm×3mm×3mm。对于T1加权解剖图像,使用BRAVO序列,重复时间/回波时间 = 8.16/3.18ms。共采集188层,视野为256mm×256mm。矩阵大小为256×256,层厚为1mm,无层间隙。三维体积中每个体素的大小为1mm×1mm×1mm。选择这些扫描参数是为了获得高质量的功能性和结构性磁共振成像数据以供进一步分析。
2.5.功能数据处理
所有静息态数据使用MATLAB进行预处理。使用WhiteMatterSF工具箱、经颅磁刺激靶点、AFNI和SPM12计算白质的低频振幅和分数低频振幅。移除前五个时间点以使血氧水平依赖信号稳定。使用AFNI的3dDespike进行去尖峰,以衰减异常的瞬时信号尖峰。然后通过将所有扫描层对齐到中间层的采集时间进行时间层校正,并使用刚性配准方法对其余图像进行重对齐。将个体功能图像与相应的结构图像进行共配准,并使用DARTEL方法分割为灰质、白质和脑脊液。通过应用DARTEL生成的变换矩阵将MNI空间变换到个体功能空间来生成脑脊液掩膜。回归噪声信号包括24个头动参数和脑脊液。为了避免消除感兴趣的信号,未将白质和全脑信号作为干扰回归量。基于灰质和白质的概率图分别生成个体掩膜,阈值分别设置为50% 和90%。为了准确分类在DARTEL中被归类为白质的深部脑结构,将哈佛-牛津图谱变换到个体功能空间,以去除白质掩膜中的皮层下核团。基于这两个掩膜,功能图像在空间上被分离为灰质和白质图像。然后,将白质图像分割并标准化到MNI空间。图像用4mm各向同性高斯核进行平滑,并进行带通滤波。如果功能磁共振成像扫描期间头部移动超过3mm平移或3°旋转,则丢弃该受试者的数据。然后按照以下步骤计算白质中的低频振幅:(1)计算每个频率的功率的平方根以获得振幅值;(2)低频振幅计算为低频功率范围内振幅值的总和;(3)通过将每个体素除以全局平均低频振幅值进行归一化。对于每个体素,分数低频振幅通过将频谱低频部分的幅度之和除以整个频谱的幅度之和来计算。
2.6.统计分析
2.6.1.基线时两组之间人口学信息、临床行为和白质的比较
统一帕金森病评定量表第三部分评分的差值计算为干预前统一帕金森病评定量表第三部分评分减去干预后评分,改善率由差值除以干预前评分确定。子症状的改善也通过从前测分数减去后测分数来计算。
使用SPSS26.0进行分析。使用χ²检验评估两组之间性别比例和症状优势侧的差异。使用独立样本t检验和Mann-Whitney U检验比较两组之间的人口学数据、心理评估数据集和运动症状改善值。使用配对样本t检验或Wilcoxon符号秩检验比较干预前后的统一帕金森病评定量表第三部分和子症状评分。
使用SPM12工具箱中的SnPM置换检验进行基线白质中低频振幅和分数低频振幅的组间比较。该检验涉及将每个参与者的分类随机化5000次。在每次试验中,双样本t检验生成一个t图。通过检查这5000个t图的分布,可以确定在实际标记条件下t值的显著性。为了校正多重比较产生的错误,初始设置团块定义阈值为t=3.18。只有超过指定体积阈值的团块才被认为在团块水平上显著并予以报告。
使用Spearman相关分析检验白质中低频振幅和分数低频振幅与临床行为评分之间的相关性。应用Bonferroni进行多重比较校正,共进行六次比较。P_corr < 0.05被认为具有统计学显著性。
2.6.2.重复经颅磁刺激治疗效果的预测与独立数据验证分析
在基线临床行为与运动症状改善值之间进行Spearman/ Pearson相关分析。应用Bonferroni进行多重比较校正。只有相关分析中P_corr < 0.05的神经影像指标(白质低频振幅)以及临床特征被纳入预测分析。使用支持向量机回归方法建立回归预测模型,采用径向基函数核,在R 4.3.3版中实现。回归模型使用临床测量和白质低频振幅值来预测运动症状的改善。数据按3:1的比例随机分为训练集和测试集,基于统一帕金森病评定量表第三部分差值变量进行分层抽样,以确保子集之间的平衡分布。模型在tidymodels框架内构建,有三个可调超参数:正则化参数、核宽度和边际。
超参数调优使用5折交叉验证程序进行。采用拉丁超立方体采样策略在搜索空间内随机生成10组候选超参数。基于最小化RMSE选择最佳超参数组合。通过内部和外部验证评估模型性能。此外,在独立样本中进一步评估了模型的预测稳定性。使用决定系数、RMSE、MAE和CCC量化模型性能。使用散点图可视化预测值与实际值之间的一致性。此外,使用DALEX包中实现的基于置换的重要性方法评估特征重要性,以确定每个预测因子对模型输出的相对贡献。
在脑海科技云平台中,内置了白质功能指标分析模块,支持用户批量处理数据,并确保每一步参数设置都有据可查。此外,平台的项目管理模块可清晰记录数据筛选标准、排除被试原因、分析版本等信息,极大提升了研究的透明度和可复现性。读者可对照思考如何在平台中实现类似的分析流程。感兴趣可联系预约产品演示。
3.结果
3.1.人口学特征
应答组患者(男女比例=10/10)平均年龄为64.00±8.65岁(范围42至77岁),平均受教育年限为8.77±4.39年;非应答组患者(男女比例=31/17)平均年龄为62.98±10.58岁(范围44至87岁),平均受教育年限为9.77±4.96年。两组在年龄、教育水平、病程、H-Y评分、 LEDD 、 HAMD 、HAMA评分、 MMSE 、 NMSS 、RMT及 UPDRS III_pre方面均无显著差异(P>0.05)。应答组与非应答组在六项亚症状指标上亦无统计学差异(表1)。
表1人口统计学与临床特征。
3.2.经颅磁刺激的治疗效果
所有帕金森病(PD)受试者在接受经颅直流电刺激(cTBS)干预后均表现出运动症状的显著改善。具体而言, UPDRS III评分显著下降(从26.50±11.09降至20.97±9.60;t=7.77,P<0.001)。干预后,轴向功能障碍(从7.88±3.67降至6.77±3.21;Z=3.72,P<0.001)、静止性震颤(从1.72±1.79降至1.23±1.50;Z=4.12,P<0.001)、强直(从6.39±3.41降至4.45±2.88;t=6.85,P<0.001)及右侧运动迟缓(从5.08±3.18降至3.73±2.84;Z=3.35,P=0.001)均显著改善,而左侧运动迟缓(从4.52±3.61降至4.02±2.99;Z=1.17,P=0.239)与姿势性震颤(从0.91±0.97降至0.73±0.98;Z=1.93,P=0.05)未见统计学差异。应答组在轴向功能障碍(Z=4.50,P<0.001)、强直(t=3.91,P<0.001)及左侧运动迟缓(Z=2.28,P=0.02)方面的改善程度显著优于非应答组,但其他亚症状未见显著差异(图2)。
图2重复经颅磁刺激(rTMS)可改善帕金森病(PD)患者的UPDRS III级症状及亚症状组。
图3.应答组(R)与非应答组(NR)之间的低频振幅值差异。
3.3.基线时应答组与非应答组之间白质的差异
研究发现,基线期时应答组白质纤维束的低频振幅 值显著低于非应答组。然而,分数低频振幅值未呈现显著统计学差异。具体而言,应答组在以下脑区的数值显著低于非应答组:左侧皮质脊髓束(CST_L,峰值t值=5.40, MNI 坐标=[−18,−42,−33],团块大小=22个体素,P_FWE=0.0012)、右侧下纵束(ILF_R,峰值t值=6.23, MNI 坐标=[39,0,−27],团块大小=38个体素,P_FWE=0.0004)以及右上纵束(SLF_R,峰值t值=5.45, MNI 坐标=[39,−3,−30],团块大小=63个体素,P_FWE=0.0002);左侧前丘脑辐射区(ATR_L,峰值t值=8.03, MNI 坐标=[−6,−18,−9],团块大小=156个体素,P_FWE=0.0002);右侧前丘脑辐射区(ATR_R,峰值t值=6.57, MNI 坐标=[9,−18,−9],团块大小=53个体素,P_FWE=0.0004);右侧扣带回(CG_R,峰值t值=5.80, MNI 坐标=[12,−3,33],团块大小=35个体素,P_FWE=0.0006)(图3,表2)。在REST工具箱中,白质纤维束的识别基于峰值 MNI 坐标,并采用Warrington等人提出的白质纤维模板。
3.4.相关分析
Spearman相关性分析结果显示, UPDRS III_d与L_CST(r = −0.440,P < 0.001,P_corr <0.05)、ILF_R(r = −0.518,P < 0.001,P_corr <0.05)、SLF_R(r = −0.441,P < 0.001,P_corr <0.05)、ATR_L(r = −0.420,P < 0.001,P_corr <0.05)、ATR_R(r = −0.310,P = 0.01,P_corr >0.05)及CG_L(r = −0.398,P = 0.001,P_corr <0.05)的低频振幅值呈显著负相关。UPDRS III_d与基线特征(包括性别、症状优势侧、年龄、教育水平、病程、H-Y评分、MMSE 、HAMA量表评分、HAMD 、RMT评分、NMSS 、静息性震颤评分、右侧运动迟缓评分及姿势性震颤评分)无显著相关性(P_corr >0.05)。
然而, UPDRS III_d与基线时的 UPDRS III_pre评分、轴性功能障碍评分、强直评分及左侧运动迟缓评分呈显著正相关(P_corr <0.05,表3)。
强直程度(rigidity_d)的改善与基线特征中的强直评分呈正相关,与ILF_R的 低频振幅 值呈负相关。
表2两组在不同白质纤维中低频振幅的比较。
表3临床变量与III_d期 UPDRS 的Spearman相关性分析。
3.5.预测与验证分析
3.5.1.结合影像标志物和临床表现指标预测统一帕金森病评定量表第三部分差值
基于相关分析结果,将神经影像标志物(CST_L, ILF_R, ATR_L, SLF_R, CG_R)和临床行为指标纳入预测模型,以统一帕金森病评定量表第三部分差值为因变量。支持向量机建模确定了最佳超参数,在训练集上RMSE为4.43。在测试集上,支持向量机模型表现出中等的预测性能,R² = 0.67,RMSE = 3.13,MAE = 2.78,CCC = 0.741,表明预测值与实际值之间存在高度一致性。在独立样本中的外部验证进一步得到R² = 0.53,RMSE = 4.25,MAE = 3.55,CCC = 0.630,表明该模型具有一定的泛化能力。置换特征重要性分析显示,干预前统一帕金森病评定量表第三部分的扰动对模型性能有显著影响,表明该特征对模型预测能力的贡献最大。模型中后续最具影响力的特征是右侧下纵束、左侧丘脑前辐射、左侧皮质脊髓束和干预前强直评分。
3.5.2.仅使用神经影像标志物或仅使用临床行为指标独立预测统一帕金森病评定量表第三部分差值
该研究还评估了仅使用神经影像指标或仅使用临床行为指标作为预测因子的预测模型。结果表明,两种模型在测试集和独立验证集中均表现出有限的可解释性和预测性能。
图4 (A)基于支持向量机(SVM)的预测模型分析,其中 UPDRS III_d作为因变量。
3.5.3.结合影像标志物和临床表现指标预测子症状的改善
考虑到重复经颅磁刺激后最显著的改善见于强直症状,此模型使用强直差值作为因变量训练支持向量机模型。模型中包含的变量是神经影像标志物右侧下纵束和临床指标干预前强直评分。为模型选择的最佳超参数在模型训练期间得到的RMSE为1.90。在测试集中,模型表现出中等的预测性能,R²= 0.403, RMSE = 1.88, MAE = 1.36, CCC = 0.530.。在独立验证集中,模型的预测准确性有所提高,R² = 0.534,RMSE = 1.11,MAE = 0.81,CCC = 0.725。然而,轴向功能障碍改善的预测模型显示出有限的有效性。
4.讨论
这项回顾性研究旨在基于临床行为测量和基线白质活动预测重复经颅磁刺激在帕金森病中的临床疗效。结果显示,应答组的白质纤维束活动显著低于非应答组,且统一帕金森病评定量表第三部分的改善与白质低频振幅值呈负相关。支持向量机分析进一步表明,较高的基线统一帕金森病评定量表第三部分和强直评分,以及左侧皮质脊髓束、右侧下纵束和左侧丘脑前辐射中较低的低频振幅值,与14天重复经颅磁刺激后更大的统一帕金森病评定量表第三部分改善相关。这些结果在独立队列中得到了验证。此外,白质功能活动对强直改善显示出中等的预测准确性。白质中的活动差异可以为重复经颅磁刺激在帕金森病中的反应提供有价值的见解,并有助于理解重复经颅磁刺激干预的潜在机制。
基底节-丘脑-皮层环路功能障碍是帕金森病的关键机制,黑质纹状体变性导致辅助运动区的异常控制。辅助运动区位于前运动皮质的内侧部分,与运动启动和运动控制等功能密切相关。辅助运动区损伤发生在帕金森病的早期阶段,其兴奋性的变化与疾病严重程度显著相关。大量研究采用针对辅助运动区的重复经颅磁刺激来改善帕金森病患者的书写和运动迟缓。此研究之前的研究发现,经过两周的持续性θ爆发刺激后,统一帕金森病评定量表第三部分评分下降了7.4分,显著高于10Hz重复经颅磁刺激后观察到的4.9分改善。这些发现表明,针对辅助运动区的抑制性重复经颅磁刺激是一种有前景的帕金森病治疗方法。然而,重复经颅磁刺激并未在所有症状群中产生一致的改善。在此研究中,应答者在强直和轴向功能障碍方面的改善大于非应答者。这表明具有不同症状特征的帕金森病患者可能对重复经颅磁刺激有不同的反应,突显了针对症状特异性治疗方法的必要性。
虽然不是脑功能的主要场所,但白质在调节脑功能组织中起着至关重要的作用。多种脑功能的产生和维持依赖于白质纤维束促进的特定灰质脑区之间的连接。皮质脊髓束是连接大脑皮层和脊髓的主要通路,负责调节随意运动。下纵束主要连接枕叶、颞叶和侧前脑,参与大脑的感知体验。丘脑前辐射连接丘脑前核与额叶皮层,参与运动启动和计划。纵向研究表明,帕金森病患者的路易小体积聚始于中脑,并进展到边缘系统、额叶、顶叶,随后是颞叶和枕叶。这些纤维连接的破坏可导致脑功能障碍。下纵束中的轴突损伤可能导致视觉-空间信息无法有效整合到运动网络中,从而加重运动协调缺陷。尽管帕金森病的运动症状通常表现出单侧优势,但此研究的预测模型识别出的白质低频振幅不对称模式与症状严重程度的侧别不一致。白质功能活动反映了独立于结构侧别的跨半球代偿。重复经颅磁刺激的疗效可能由半球间网络动力学驱动,而非单侧结构完整性。非症状侧纤维束中较低的低频振幅可能作为残留神经可塑性的生物标志物,使重复经颅磁刺激能够恢复半球间平衡。尽管应答组低频振幅显著降低,但分数低频振幅无差异,这表明应答组中的白质改变可能涉及绝对低频能量变化,而非频率特异性贡献。未来需要更大规模队列和多模态影像学研究来区分神经与非神经贡献。
白质的代偿性变化可能代表了一种神经适应机制,通过这种机制,帕金森病代偿了多巴胺能系统内的功能缺陷。既往研究发现帕金森病白质结构存在代偿现象。帕金森病患者的白质各向异性分数在早期表现为代偿性增加,随后随着疾病严重程度逐渐下降。在帕金森病早期,白质中各向异性分数较高提示结构完整性较好。然而,在中晚期帕金森病患者中,各向异性分数降低和平均弥散率增加提示进行性神经变性。此外,各向异性分数的降低与认知功能下降和运动症状加重相关,反映了白质恶化对疾病进展的更广泛影响。为了维持相对正常的脑功能,帕金森病的白质功能(如白质结构或灰质活动)也可能发生代偿性变化。大脑在损伤后表现出适应性代偿能力,涉及纤维重组和新神经连接的形成,这是功能恢复的结构基础。经颅磁刺激的治疗效果与大脑的神经可塑性密切相关。在此研究中,此研究发现左侧皮质脊髓束、右侧下纵束和左侧丘脑前辐射中较低的基线低频振幅值与经颅磁刺激更大的治疗益处相关。这些脑区低频振幅降低可能表明相应纤维束内代谢活动较低或连接效率较低,这可能表明这些脑区具有更大的可塑性和代偿空间。
整合白质活动和临床行为评估的重复经颅磁刺激疗效预测模型,相比单独基于白质活动或单独基于临床评估的模型表现出更优越的性能。既往研究已使用治疗前的异常白质结构或功能异常作为神经精神疾病(如精神分裂症、抑郁症和脑卒中)药物或物理治疗改善的指标。白质变化涉及帕金森病运动和非运动症状的多个脑区。将白质纤维束纳入机器学习模型可增强对帕金森病患者冻结步态转换风险的个体水平预测。白质异常有潜力作为帕金森病患者风险和治疗效果的预测因子。在此研究中,支持向量机模型识别出右侧下纵束的基线低频振幅与强直症状群改善之间存在强关联。不同的帕金森病症状与不同的脑区和网络相关。在深部脑刺激中,震颤改善与连接运动皮层和小脑的白质纤维束相关,而轴向症状改善与连接辅助运动区和脑干的纤维束相关。经颅磁刺激已被证明可诱导白质变化,影响脑连接和结构完整性,并可能成为阿尔茨海默病的潜在治疗靶点。因此,重复经颅磁刺激可以通过刺激症状相关的白质纤维束来改善帕金森病的不同症状群。
此研究存在若干局限性。首先,样本量较小,且所有患者均处于疾病轻中度阶段,这可能由于个体间变异性而限制了研究结果的普适性。其次,此研究承认非运动症状也影响帕金森病患者的生活。此研究专门探讨了与运动症状相关的白质纤维束。未来的研究应覆盖更广泛的非运动症状,如认知、情绪和睡眠相关的白质活动,以促进对帕金森病背后神经机制的全面理解并探索潜在的治疗方式。同时,此研究中的临床行为评估可能存在潜在影响,未来可通过使用自动化评估机器来解决。此研究专注于白质对辅助运动区持续性θ爆发刺激疗效的预测作用。鉴于帕金森病中重复经颅磁刺激方案的多样性,未来的研究应评估白质是否也能预测对其他靶点或使用不同方案的刺激的反应。
参考文献