Brain：丘脑在本体震颤中的核心角色：DBS疗效与皮层-丘脑连接强度的关系

本体震颤（Essential Tremor，ET）是成人中最常见的运动障碍之一，其特征为不自主的、节律性的震颤。尽管深脑刺激（DBS）技术，特别是对丘脑腹侧中间核（VIM）和后丘脑-下丘脑区（PSA/ZI）进行刺激，已被证实能够显著抑制震颤，但对于不同患者的治疗效果存在显著的个体差异和刺激适应现象。DBS的疗效虽广泛，但仍不完全依赖于震颤的直接控制，且一些患者会在刺激下产生一定程度的耐受性。近年来，除了DBS，针对ET的其他非侵入性神经调控方法，包括小脑、运动皮层以及外周神经的刺激，也取得了不同程度的应用与研究，然而其临床效果并不一致。现有的研究表明，ET的病理可能源自多个皮层及皮层下结构，但其具体的病理机制尚不明确。因此，深入探讨ET的震颤产生网络及DBS疗效的机制，将有助于为个体化治疗方案的制定提供科学依据。

本研究在15名接受DBS手术的ET患者中进行了实验，所有患者的平均年龄为69.1±7.26岁，平均病程为21.1±14.5年。实验过程中，研究人员通过同时记录运动皮层和丘脑的神经活动，并使用加速度计记录患者手部震颤信号，从而系统地表征皮层-丘脑震颤网络的结构和功能。具体实验任务为姿势保持任务，要求参与者双手保持在肩高的位置进行静态持平动作。每个实验块约为20秒，实验在DBS开启与关闭两种条件下进行对比。数据采集期间，使用了双极导联的局部场电位（LFP）信号记录设备，同时采集EEG信号和震颤信号。为了研究震颤网络特征与DBS治疗效果之间的关系，研究人员通过对比DBS开关条件下的震颤频率、功率、稳定性以及皮层和丘脑的网络连接情况，分析了皮层-丘脑震颤回路的特点和其与DBS效果的相关性。

图1：实验协议示意图

研究结果表明，丘脑，尤其是对侧丘脑，是ET震颤的主要震颤源，且同侧丘脑对震颤的影响也不可忽视。在进行DBS时，震颤功率明显下降，但对于震颤频率的不稳定性，DBS的效果并不一致。尽管皮层-震颤连接的强度与震颤功率的变化无直接关联，然而皮层-丘脑连接强度特别是在震颤频率范围内的变化，能够预测震颤的基础功率以及DBS的治疗效果。值得注意的是，研究发现皮层与丘脑之间的连接路径并没有直接的相关性，表明运动皮层可能通过一种独立的传入反馈回路参与震颤的传播，这一过程可能在不同患者中表现不同。此外，在DBS治疗的有效性上，强烈的皮层-丘脑-震颤回路连接和震颤不稳定性具有较强的预测能力。具体来说，患者如果具有较强的对侧丘脑的连接性，通常表现出更大的震颤幅度和更大的治疗效果。此外，左右丘脑之间的跨半球耦合强度与震颤的不稳定性密切相关，这一现象为DBS的疗效提供了一个新的潜在影响因素。

图2：DBS关闭与开启条件下震颤特征的比较

本研究通过对ET患者皮层-丘脑震颤回路的详细分析，揭示了震颤生成和传播的多层次机制。研究发现丘脑，特别是对侧丘脑，在震颤的生成中起着核心作用，运动皮层通过反馈回路可能在震颤的传播中发挥作用。尽管皮层-震颤连接与震颤功率变化之间没有显著关联，但皮层与丘脑之间在震颤频率上的连接强度则能较好地预测震颤的基础功率以及DBS的治疗效果。更强的皮层-丘脑震颤回路连接与DBS疗效显著相关，同时震颤的不稳定性与跨半球丘脑耦合关系密切。这些发现不仅加深了我们对ET震颤网络的理解，也为未来DBS治疗的个体化调整提供了重要的理论依据。

原始出处：
He, S., West, T. O., Plazas, F. R., Wehmeyer, L., Pogosyan, A., Deli, A., Wiest, C., Herz, D. M., Simpson, T., Andrade, P., Baig, F., Hart, M. G., Morgante, F., FitzGerald, J. J., Barbe, M. T., Visser-Vandewalle, V., Green, A. L., Pereira, E. A., Cagnan, H., Tan, H. C., Cortico-thalamic tremor circuits and their associations with deep brain stimulation effects in essential tremor. Brain, 2024; awae387. https://doi.org/10.1093/brain/awae387.