rTMS应用于帕金森病运动康复的CSPTC神经环路调控机制研究

Repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) can treat motor dysfunction in patients with Parkinson's disease (PD). Our previous studies found that four weeks of high-frequency rTMS treatment in bilateral primary motor cortex (M1) could significantly improve the motor function score of patients. In addition, the analysis of PD-related pattern (PDRP) using 18F-FDG PET suggested abnormal metabolism of Cortico-Striato-Pallido-Thalamo-Cortical (CSPTC) circuit in PD patients. We speculate that rTMS in bilateral M1 region may regulate CSPTC loop excitability through corticostriatal fibers, thereby improving the motor function of PD patients. In this prospective double-blind, randomized controlled clinical trials, we intend to validate the clinical efficacy of rTMS in motor function improvement of PD patients using clinical functional assessment scale. We also aim to evaluate the regulation and dynamic limited-connection mode of rTMS in CSPTC circuit by PET dopamine transporter imaging, PDRP analysis based on 18F-FDG PET and resting functional magnetic resonance dynamic causal model analysis, thereby exploring the regulatory mechanism of neural circuit associated with rTMS treatment outcome in PD patients.

重复经颅磁刺激（rTMS）可治疗帕金森病（PD）患者运动功能障碍。我们前期研究发现：4周的双侧大脑皮层初级运动区（M1区）高频rTMS治疗，可明显改善患者的运动功能评分；此外，应用18F-脱氧葡萄糖正电子发射断层扫描成像（18F-FDG PET）进行PD相关脑代谢网络模式（PDRP）分析提示，PD患者皮质-纹状体-苍白球-丘脑-皮质环路（CSPTC环路）代谢异常。我们推测：双侧M1区的rTMS可能通过皮层纹状体纤维，调控CSPTC环路兴奋性，从而改善PD患者运动功能。本项目拟通过前瞻性的双盲、随机对照临床试验，采用临床功能评定量表，验证rTMS改善PD患者运动功能的临床疗效；通过PET多巴胺转运体成像、基于18F-FDG PET的PDRP模式分析、基于静息态功能磁共振的动态因果模型分析，评价rTMS对CSPTC环路调控和动态有限连接模式，探索rTMS产生临床疗效的神经环路调控机制。

帕金森病（PD）是一种在老年人中最常见的神经退行性疾病，以震颤、少动、僵直等运动症状为主要临床表现。前期研究表明，基于多模态PET（糖代谢、多巴胺转运体为靶点）和MRI显像可反映PD患者“皮质-纹状体-苍白球-下丘脑-皮质”运动环路（CSPTC环路）生理病理的异常改变。本研究首先通过应用脑部刺激技术验证其改善PD患者运动障碍的效用；其次，探索了脑部刺激干预对PD患者CSPTC环路的调控情况，以及与临床症状变化之间的相关性。研究结果如下：1.脑部刺激干预总体上可降低PD患者的UPDRS运动评分、改善PD患者运动症状。具体来说，UPDRS评分在接受脑部刺激干预3个月后可出现明显下降。但值得注意的是，干预12个月后UPDRS评分可出现轻度反弹，提示脑部刺激干预短期效果可能优于长期效果。2.根据PD患者基线期多模态PET和MRI数据，完成PD脑部刺激技术干预前相关脑代谢模式（PDRP）的建立和多巴胺转运体特征的提取（两者可反映CSPTC环路兴奋性）。研究发现，PDRP和PD相关多巴胺特征对于疾病的识别具有较高的特异性和准确性，且与临床症状表征之间具有较好的相关性，具备作为PD影像学标志物的能力，可作为研究对象客观反映新治疗/技术的疗效和内在机制。3.本研究对PD患者随访期多模态PET和MRI数据进行分析。研究发现，在接受脑部刺激干预3个月后，可观察到PDRP表达显著下降，而在治疗12个月后PDRP表达出现轻度反弹，提示脑部刺激技术介导的PDRP变化与UPDRS变化基本一致，可作为客观反映PD患者脑部刺激技术干预后运动能力的生物学标志物；此外，与干预前相比，治疗后PD患者在双侧苍白球/壳核、尾状核、丘脑、岛叶、脑桥及小脑的葡萄糖代谢减低，而在双侧额叶运动前区、顶枕叶的葡萄糖代谢增高，证实脑部刺激干预可抑制性调节PD脑内异常兴奋的CSPTC运动环路。本研究的开展为脑部刺激技术应用于PD运动康复的治疗提供了循证学依据。