腦功能成像對早期帕金森病感覺功能損害和感覺-運動整合缺陷的神經(jīng)機制研究.pdf

1、研究背景及目的： 帕金森病(PD)患者存在著不同程度的感覺加工障礙以及感覺-運動整合的缺陷，這些缺陷體現(xiàn)在PD的早、中和晚期，有人認為其發(fā)生機制與認知和行為在較高層次上的連接不協(xié)調(diào)有關(guān)。大量的研究表明，運動的精確性依賴于本體感受器的有效傳輸與編碼，而PD患者的運動障礙被歸結(jié)為從基底節(jié)到運動皮層的功能不全、外周感受輸入的異?；蛩鼈冊谥袠猩窠?jīng)系統(tǒng)的異常處理干擾了運動程序的輸出，其病理生理學基礎(chǔ)則被認為是皮層-紋狀體環(huán)路在某種程度上的

2、中斷或額葉多巴胺的缺乏。感覺-運動整合即正確地利用感覺信息來協(xié)調(diào)運動執(zhí)行的過程。PD作為最常見的運動障礙疾病，一個重要癥狀即是在很大程度上依賴外部的感覺信息來輔助他們的運動啟動和運動執(zhí)行過程。例如，當PD運動遲緩者在執(zhí)行一系列的運動任務(wù)時，需不斷地依靠外部的視覺、聽覺或其它線索，試圖改善和提高其運動效率。因此，在PD患者的癥狀中，感覺-運動整合障礙可能扮演著重要角色。除此之外，一些研究者認為感覺，運動整合的發(fā)生是在皮層-皮層下-皮層環(huán)路

3、中進行的，包括基底節(jié)、運動前區(qū)和輔助運動區(qū)。軀體感覺誘發(fā)電位(SEPs)試驗顯示出早期PD患者的額葉對感覺刺激的反應(yīng)性顯著降低。迄今為止，正電子發(fā)射斷層掃描(PET)和功能磁共振成像(fMRI)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于PD的研究。上述研究通過完成相關(guān)的任務(wù)或觀察靜息狀態(tài)下的大腦的激活狀況，來探索PD的病理生理學和腦功能的變化。這些研究發(fā)現(xiàn)，在執(zhí)行運動任務(wù)時，相對于正常人，PD患者的輔助運動區(qū)(SMA)通常激活減弱，而頂葉皮層存在著過度激活現(xiàn)象。此

4、外，大量的證據(jù)也顯示出PD患者的認知和行為能力的缺陷。據(jù)文獻報道，他們的認知和行為受損可能與多個系統(tǒng)的功能降低有關(guān)。 研究腦的運動功能的一個首要問題是人腦如何進行運動計劃和感覺反饋。之前的研究已顯示出不同的感覺體系處理運動計劃是分開進行的，例如：觸覺、視覺和聽覺。為了恰當?shù)販蕚浜途_地完成一個動作，上述多個感覺體系必須在某種程度上進行信息整合，用以指導和完成運動。對于PD患者而言，在此感覺-運動整合過程中可能存在缺陷，解剖學定位

5、也許在前額葉。感覺-運動整合究竟涉及那些腦區(qū)？在這些腦區(qū)中正常人和PD患者是否有不同的激活模式？目前國內(nèi)外均無此相關(guān)研究。因此，我們采用了一個多任務(wù)設(shè)計的腦功能磁共振成像技術(shù)來探究以上問題。 材料和方法： 21名早期PD患者，右利手，其中女11名，男10名，年齡范圍43～81歲(平均年齡60.43±9.65歲)；實驗前均停止服用治療帕金森病相關(guān)藥物15小時以上。實驗前，進行統(tǒng)一帕金森病等級評定量表，HoehnandYah

6、r殘疾量表和簡易精神量表測試。健康對照組為22名神經(jīng)學檢查正常的右利手者，其中女11名，男11名，年齡范圍42～75歲(平均年齡59.23±11.12歲)。任務(wù)編碼采用組塊設(shè)計，包括被動觸覺刺激、簡單右手運動任務(wù)和感覺-運動整合任務(wù)。圖像采集包括高分辨三維容積解剖T1加權(quán)像和血氧水平依賴(BOLD)平面回波T2加權(quán)像。fMRI數(shù)據(jù)分析采用SPM2軟件，進行第一和第二水平的數(shù)據(jù)分析。在第一水平數(shù)據(jù)分析中，采用一般線性模型(generall

7、inearmodel，GLM)得到每個被試各條件下的平均參數(shù)激活圖，然后將得到的對比數(shù)據(jù)用來進行第二水平的隨機效應(yīng)分析(randomeffectsanalyses)。在組內(nèi)分析中，采用單樣本t-檢驗來判定每個任務(wù)的激活腦區(qū)(P<0.001，非校正)，每個簇聚塊取≥20個體素。在組間分析中，采用兩樣本t-檢驗來判定兩組被試在每個條件下的不同激活區(qū)(P<0.01，非校正)。不同條件下的腦激活區(qū)分別疊加在MNI(蒙特利爾神經(jīng)病學研究所)模板上

8、，并通過Talairach空間轉(zhuǎn)換得到精確坐標定位。 結(jié)果： 執(zhí)行單純感覺任務(wù)時，正常對照組比早期PD組激活增強的腦區(qū)有：兩側(cè)初級軀體感覺區(qū)，兩側(cè)頂后區(qū)，左側(cè)輔助運動區(qū)，左側(cè)扣帶回中部及右側(cè)紋狀體外視覺皮層(BA19)。而早期PD組比正常對照組激活增強的腦區(qū)有：兩側(cè)前額葉及右側(cè)殼核。 執(zhí)行單純運動任務(wù)時，正常對照組比早期PD組激活增強的腦區(qū)有：左側(cè)扣帶回前部，右側(cè)尾狀核及右側(cè)紋狀體外視覺皮層(BA18，20)。而

9、早期PD組比正常對照組激活增強的腦區(qū)有：右側(cè)前額葉及右側(cè)丘腦。 在正常對照組執(zhí)行感覺-運動整合任務(wù)時，有一個廣泛的皮層及皮層下神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)參與，包括：軀體感覺皮層，頂下小葉，額中回，運動前區(qū)，紋狀體外視覺皮層和兩側(cè)小腦半球。而PD患者相應(yīng)的功能網(wǎng)絡(luò)主要包括前額葉，運動前區(qū)和紋狀體外視覺皮層。較之正常對照組，PD患者組在執(zhí)行感覺到運動整合任務(wù)時，紋狀體外視覺皮層有顯著的激活降低，而兩側(cè)前額葉卻顯示出額外激活。 結(jié)論：

10、PD患者和正常人參與感覺、運動和感覺-運動整合的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是不同的。紋狀體外視覺皮層可能不僅僅處理視覺信息，還是一些多重感覺處理區(qū)域，并在感覺、運動和感覺-運動整合過程中擔任重要角色。在早期PD患者，由于黑質(zhì)紋狀體和皮層下的多巴胺缺失，可能會導致紋狀體外視覺皮層的激活減弱，為了完成感覺和運動的信息整合，需借助兩側(cè)前額葉的高級整合中樞來代償其不足。迄今為止，紋狀體外視覺皮層參與感覺-運動整合的現(xiàn)象及PD患者此區(qū)域的激活異常還未曾被報道過，我