近日,中国科学院心理研究所罗非研究员与美国北卡罗来纳州神经科学研究所张景渝教授联合发表了一篇综述论文,系统总结了脑深部电刺激(Deep Brain Stimulation, DBS)在帕金森病(Parkinson's Disease, PD)啮齿类动物模型中的神经机制研究成果。该综述发表于爱思唯尔旗下期刊《神经学与生物行为评论》(Neuroscience & Biobehavioral Reviews)上,为理解DBS如何改善帕金森病运动症状提供了重要的实验证据和理论框架。
近十年来,DBS已成为治疗包括帕金森病在内的多种神经系统疾病的有效手段,尽管其临床疗效显著,但确切的作用机制仍不完全清楚。动物模型,特别是啮齿类模型,对于揭示DBS的神经机制至关重要。本综述回顾并评估了几种常用的帕金森病啮齿类动物模型,包括跑步运动模型、四肢不对称使用模型和反应时模型,这些模型能够分别评估感觉运动功能、运动不对称性以及运动反应的启动过程。其中,跑步机运动模型因可定量评估DBS刺激前后的运动改善,被视为研究DBS作用机制的理想工具。此外,作者还介绍了利用胡须刺激范式研究DBS对感觉运动整合的影响,初步结果显示,刺激丘脑底核(Subthalamic Nucleus, STN)可显著恢复损毁对侧胡须刺激下的运动反应,提示DBS能够调节感觉运动环路的功能。
经典的帕金森病运动症状模型认为,多巴胺缺乏导致STN过度活跃,进而增强黑质网状部(Substantia Nigra Pars Reticulata, SNr)和苍白球内侧部(Globus Pallidus Interna, GPi)的抑制性输出,最终抑制丘脑-皮层运动环路。DBS的体外研究支持这一假说,在麻醉和清醒动物上的活体研究也揭示了DBS对环路活动的调节作用。近年来,越来越多的证据表明,DBS不仅通过调节神经元放电频率和模式发挥作用,还能减少与帕金森病相关的病理性低频振荡,并恢复基底节-丘脑-皮层网络的功能连接。作者团队的研究进一步阐明了DBS如何改善与运动行为相关的神经环路活动。
最后,作者总结了DBS研究的关键发现,并展望了未来发展方向,包括优化刺激靶点、开发闭环刺激系统以及探索DBS在抑郁症、肌张力障碍等其他疾病中的应用潜力。该综述为临床优化DBS参数和拓展适应症提供了重要的神经科学依据。
参考文献:Jing-Yu Chang, Donald J. Woodward. Neural mechanisms of deep brain stimulation in animal models of Parkinson's disease. Neuroscience & Biobehavioral Reviews, 2008, 32(2): 243-251. DOI: 10.1016/j.neubiorev.2007.09.002.