新的帕金森氏症研究可以让医生绘制神经退行性疾病患者的大脑图谱

虽然帕金森氏病 (PD) 的病理生理学尚不完全清楚，但传统上认为它与参与运动控制的大脑区域可用的多巴胺减少有关(Alexander，2004 年;Brooks，2010 年;Fahn，2008 年;Meder 等人。 ，2019 年，Obeso 等人，2017 年，Poewe 等人，2017 年)。重要的是要注意，关于 PD 运动缺陷的神经基础的大部分知识都是基于任务型功能磁共振成像 (fMRI) 研究，显示 PD 中异常运动相关的血氧水平依赖性 (BOLD) 激活模式与健康老年人相比(Burciu 和 Vaillancourt，2018 年;Herz 等人，2014 年;Herz 等人，2021 年;Niethammer 等人，2012 年)。最近一项测试 PD 和健康个体肢体运动的功能性神经影像学研究的基于坐标的荟萃分析显示，在各种运动任务中，与对照组相比，PD 患者的后壳核和小脑持续低激活(Herz 等人，2021 年)。在多项研究中，初级运动皮层 (M1) 和辅助运动区 (SMA) 也显示出较低程度的 PD 激活，而发现位于这些结构前面的区域过度活跃(Herz 等人，2021 年)。

虽然迄今为止在 PD 中进行的影像学研究指出了不同神经通路的功能异常，但重要的是要注意 PD 中的大多数影像学研究都是上肢研究。尽管下肢症状对 PD 的日常生活活动有重大影响，但下肢缺陷的神经相关性却很少受到关注。这种知识部分受到使用当前可用的 fMRI 方法进行受控实验的技术困难的限制。首先，众所周知，头部运动会对 fMRI 研究的结果产生重大影响(Friston 等人，1996 年;Power 等人，2012 年)，而脚部在仰卧位的运动可能会导致更大的破坏fMRI 信号比手的运动。值得注意的是，上面引用的基于坐标的荟萃分析，在应用严格的排除标准后，在 39 项功能研究中仅确定了两项涉及 PD 下肢运动执行的研究 (Herz et al., 2021)。最近，出现了针对独特 PD 表型(伴有步态冻结的 PD 或伴有姿势不稳定和步态障碍的 PD)的研究，强调需要更好地了解 PD 中的下肢缺陷(Agosta 等人，2017 年，de Lima-Pardini等人，2017 年;Gilat 等人，2019 年;Matar 等人，2019 年;Piramide 等人，2020 年;Sarasso 等人，2021 年;Shine 等人，2013 年)。

由于所采用的任务、测试的 PD 表型的差异，以及一些研究中参与者相对较少，对于与 PD 下肢功能障碍相关的脑功能变化尚未达成明确的共识(Agosta 等人) al., 2017, de Lima-Pardini 等人, 2017, Drucker 等人, 2019, Gilat 等人, 2019, Katschnig 等人, 2011, Matar 等人, 2019, Piramide 等人, 2020, Sarasso 等人，2021 年;Shine 等人，2013 年)。一些结果表明纹状体和感觉运动区域的激活减少，而其他结果表明运动前区域的过度激活，例如 SMA、前 SMA、额叶区域和小脑的特定分区(Drucker 等人，2019 年) , Katschnig 等人, 2011, Piramide 等人, 2020, Sarasso 等人, 2021, Shine 等人, 2013)。一起，不同的结果表明，主要需要对 PD 进行更多的下肢研究，以更好地了解该人群下肢症状的病理生理学。同样重要的是需要通过额外考虑任务绩效来提高研究的有效性。运动幅度或迭代次数等参数在 PD 和控件之间可能会有所不同，这可能是报告的激活模式差异的原因。

鉴于有关 PD 对控制下肢运动的神经回路影响的知识有限，这项 fMRI 研究的目的是通过使用 1) 新型 MRI 进一步研究 PD 与健康老年人下肢功能的神经相关性-兼容的踝关节背屈装置，产生最小的头部运动和 2) 对 PD 缺陷高度敏感的力控制范式，2015 年，Chung 等人，2018 年，Neely 等人，2015 年，Planetta 等人，2015 年，Prodoehl 等人，2010 年，Spraker 等人，2010 年)以描述和比较下肢功能的 fMRI 相关性PD 和一组匹配的老年人。我们假设与健康的老年人相比，PD 患者的皮质-基底神经节和皮质-小脑运动回路都将活动减退。

2. 参与者和临床评估

24 名 PD 和 21 名健康的老年人完成了这项研究。PD 参与者由运动障碍专家使用既定标准(即英国 PD 协会脑库标准)诊断，并从特拉华州纽瓦克的克里斯蒂安娜护理神经病学专家诊所或特拉华大学帕金森氏病参与者招募登记处招募研究。PD 患者被排除在外，如果他们有：并发运动障碍(例如，肌张力障碍)、非典型形式的帕金森病、痴呆、神经精神障碍、肌肉骨骼障碍、需要化疗和/或放疗的癌症病史或接受深部脑刺激手术PD症状的治疗。作为本研究的一部分，还收集了 T2 加权 MRI 扫描，目的是排除帕金森症/其他病理生理学(例如，血管病变、脱髓鞘病变、肿瘤等)的继发性原因。在检查 MRI 扫描后，没有参与者被排除在分析之外。对照组中的老年人是通过纽瓦克地区的广告招募的，他们报告没有神经或神经精神疾病的病史。值得注意的是，PD 和对照组在年龄、性别、认知状态和测试侧的组水平上是匹配的(表 1)。PD 参与者在受影响较大的一侧进行了测试，这可能是优势侧或非优势侧。对照组的测试侧是随机的，因此在左侧/右侧或优势/非优势侧测试的人群比例没有统计学上显着的组别差异。重要的是，所有测试都在早上进行，PD 患者在停用抗帕金森病药物过夜后(最后一剂 PD 药物后约 12 小时)接受测试。蒙特利尔认知评估测试 (MOCA)(Nasreddine 等人，2005 年)用于筛查认知障碍，以及运动障碍协会统一帕金森病评定量表 (MDS-UPDRS-III) 的运动部分(Goetz 等人，2005 年)。 , 2008) 用于评估 PD 的疾病严重程度并排除对照参与者的运动症状。MDS-UPDRS-III 评估脚趾轻敲和抬腿的项目被总结以表征被测脚与另一只脚的 PD 症状的严重程度。如表 1 所示，在 MRI 扫描仪内测试的那只脚的得分高于另一只脚。使用贝克抑郁量表-II (BDI) 和 39 项帕金森病问卷 (PDQ-39) 评估情绪和生活质量(Jenkinson 等人，1997 年;厄普顿，2013 年)(表 1)。从研究的所有参与者那里获得了书面知情同意书。测试程序由当地机构审查委员会批准，并根据赫尔辛基宣言进行。使用贝克抑郁量表-II (BDI) 和 39 项帕金森病问卷 (PDQ-39) 评估情绪和生活质量(Jenkinson 等人，1997 年;厄普顿，2013 年)(表 1)。从研究的所有参与者那里获得了书面知情同意书。测试程序由当地机构审查委员会批准，并根据赫尔辛基宣言进行。使用贝克抑郁量表-II (BDI) 和 39 项帕金森病问卷 (PDQ-39) 评估情绪和生活质量(Jenkinson 等人，1997 年;厄普顿，2013 年)(表 1)。从研究的所有参与者那里获得了书面知情同意书。测试程序由当地机构审查委员会批准，并根据赫尔辛基宣言进行。

3. 结果

3.1. 临床和力量措施

年龄、性别、基于身体一侧(左侧与右侧)或支配性(支配性与非支配性)的测试侧、教育水平、认知状态和抑郁评分在组间没有显着差异(p 值 > 0.05 ; 表 1 )。正如预期的那样，在测试脚和其他脚的总 MDS-UPDRS-III 评分和 MDS-UPDRS-III 分项评分中发现了组间差异(p 值 < 0.001; 表 1)。MVC 中各组之间没有差异 ( p = 0.210)。至于力的测量，在稳定期间，各组之间的归一化力振幅没有显着差异(p = 0.720; 平均力控制 = 15.00 ± 2.87，平均力 PD = 13.47 ± 2.02)或以稳定期间产生的力的 SD 测量的力变异性(p = 0.539;平均 SD 控制 = 1.37 ± 0.62，平均 SD PD = 1.31 ± 0.50)。

3.2. 功能磁共振结果

重要的是，三个平面的头部运动平均值在各组之间没有差异(p = 0.909;对照 = 0.09 毫米 ± 0.04 毫米，PD = 0.10 毫米 ± 0.06 毫米)。头部运动擦洗程序后的体素 fMRI 分析中包含的 TR 数量在各组之间也没有差异(p = 0.235;每个任务的最大 TR = 108;对照 = 103.95 ± 5.41，PD = 103.54 ± 8.77)。