科学家发现帕金森病关键大脑网络
根据今日发表在《自然》杂志上的一项研究,科学家发现了一个被帕金森病破坏的关键大脑网络。该结果改变了医生对帕金森症状成因的理解,并可能解锁更有效、更精准的治疗方法。
帕金森病长期以来被视为一种运动障碍。其典型症状包括不自主肌肉收缩、震颤和行走困难。但该疾病还会扰乱睡眠、血压调节、消化和认知功能。例如,当患者处于压力下时,运动相关症状可能恶化,而在听音乐时却会改善。
根据新研究结果,这些看似互不相关的症状背后存在共同因素:一个2023年才被发现的大脑网络。该网络被称为躯体认知行动网络(SCAN),它连接身心以将思想转化为行动。研究人员发现,通过脑刺激治疗靶向该网络,能更有效地缓解帕金森病症状。
“帕金森病不仅涉及单一身体部位的运动问题。本研究表明它是一种全身性脑网络障碍,关联运动、思维、觉醒状态和内部身体控制,”佛罗里达大学神经学家、帕金森基金会医学主任迈克尔·奥昆表示,他未参与此项研究。
马萨诸塞州总医院专攻帕金森病治疗与研究的神经学家托德·赫林顿称这是“惊人”的发现。
异常活动模式
神经科学家早已知道大脑中一个名为初级运动皮层(M1)的区域控制身体运动。这条头带状脑区从耳延伸至耳,包含整个身体的“地图”——常被可视化为扭曲人形小人图。若想移动手部,前额附近更高级脑区会向M1发送信号,再由M1向手部传递运动信号。
但圣路易斯华盛顿大学神经学家尼科·多森巴赫观察到异常现象:当脑扫描仪中的人移动嘴巴时,M1多个区域(不仅是“嘴部”区域)同时激活。这些额外激活点“若我所知理论成立,本不该存在,”他表示。
事实证明,近百年来神经科学家低估了M1的功能。M1并非简单的身体地图,在特定身体部位区域间散布着协调高级运动规划的网络节点。M1不仅是听从前额脑区指令的士兵,更参与规划、引导和协调行动。多森巴赫及其同事将该网络命名为躯体认知行动网络(SCAN),以体现其连接身心的特性。
北京昌平实验室神经科学家刘鹤生注意到了这些发现。十年来,他一直研究帕金森病,试图弄清深部脑刺激(DBS)如何缓解症状。他的团队也观察到M1中的异常活动模式。“我们完全不知其因,”刘鹤生说。当他看到多森巴赫关于SCAN的论文时,一切豁然开朗。“很可能该区域就是帕金森病的根源,”他推测。
身心互联网络
医生尚不清楚引发帕金森病的连锁事件源头,但明确其重创的脑区:黑质——大脑深处的结构,其中产生多巴胺的神经元缓慢死亡。
刺激黑质连接的其他脑区可缓解帕金森症状,表明整个神经回路参与其中。研究者已知M1是该回路一部分,新结果更显示其特指M1中负责规划协调运动的SCAN区域。利用863名帕金森患者及健康个体的多组脑成像数据集,刘鹤生团队发现:帕金森患者SCAN与深脑区域过度连接,而健康人或其他运动障碍患者则无此现象;SCAN回路连接性越高的患者,症状越严重。
研究还发现,现有帕金森疗法(包括左旋多巴药物及脑刺激)降低了该回路连接性,使患者大脑更接近健康状态。治疗降低SCAN连接性程度越高,患者运动功能改善越显著。
波士顿布莱根妇女医院神经学家迈克尔·D·福克斯(未参与研究)表示,医生尚不确定黑质神经元死亡是否导致SCAN紊乱或反之。神经元死亡在症状出现前数十年便已开始,因此前者引发后者可能性较大。但他强调:“SCAN功能障碍也可能早期启动并导致更多神经元死亡,这并非不可能。”
优化治疗路径
刘鹤生团队还发现,当医生精准靶向SCAN区域时,帕金森脑刺激治疗效果更佳。该实验采用非侵入性经颅磁刺激(TMS)技术:医生将含磁线圈的探头置于M1上方头皮。先前研究显示该疗法能改善症状,但效果不优于左旋多巴药物。福克斯指出,正因这一局限,TMS目前未在帕金森临床治疗中应用。
但刘鹤生团队证明,精准聚焦SCAN区域的TMS能显著提升疗效。“我对这些结果感到振奋,”福克斯说。TMS可能比需手术的深部脑刺激更易被患者接受。他表示:“这在我眼中提升了非侵入性脑刺激帮助帕金森患者的潜力,此前从未达到此高度。”
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