《Movement Disorders》：Modulation of Non-Rhythmic Temporal Prediction by Subthalamic Nucleus Deep Brain Stimulation (STN-DBS) in Parkinson's Disease
編輯推薦：
本研究通過腦電圖（EEG）和時序預測任務，首次揭示丘腦底核腦深部電刺激（STN-DBS）可通過調節β頻段功率和δ頻段試次間相位一致性（ITPC），改善帕金森病（PD）患者非節律性時間預測能力。研究發現DBS使患者行為表現恢復至健康對照水平，并部分重建皮質-基底節環路振蕩動態，為DBS治療認知功能障礙提供新機制見解。
研究背景與意義
精確的時間預測能力對適應性行為至關重要，而帕金森病（PD）患者由于基底節（BG）功能紊亂，常出現時間感知功能障礙。雖然丘腦底核腦深部電刺激（STN-DBS）能有效改善PD運動癥狀，但其對時間預測等非運動功能的影響尚不明確。本研究通過結合行為學測試和腦電圖（EEG）時頻分析，首次系統探討STN-DBS對PD患者時間預測能力及其神經振蕩機制的調節作用。
研究方法設計
研究納入13名接受雙側STN-DBS的PD患者（5名女性，平均年齡64±5.7歲）和20名年齡匹配的健康對照。所有患者在開啟（DBS ON）和關閉（DBS OFF）刺激狀態下完成時序預測任務，同時記錄64導聯EEG。任務要求被試判斷被遮擋運動刺激的再現時間是否"過早"或"過晚"，通過心理測量函數斜率評估時間預測準確性。EEG數據分析聚焦β頻段（13-30 Hz）功率和δ頻段（0.5-4 Hz）試次間相位一致性（ITPC），并在傳感器和源空間層面進行集群置換檢驗。
關鍵研究發現
行為層面，DBS OFF狀態下患者心理測量函數斜率顯著低于健康對照（P<0.001），而DBS ON狀態下與對照無顯著差異（P=0.10），表明STN-DBS可有效恢復時間預測精度。神經振蕩分析顯示，健康對照在時間預測過程中出現明顯的β功率抑制，而PD患者在DBS OFF狀態下β抑制減弱，DBS ON狀態下恢復至對照水平。源定位發現β功率差異主要位于內側前額葉和左顳葉區域（集群P=0.014）。
δ頻段ITPC分析揭示，在刺激消失時間窗內，健康對照表現出顯著的相位同步增強，而PD患者在DBS OFF和ON狀態下均顯示ITPC降低（集群P<0.001），差異腦區涉及枕葉、顳葉、頂葉和右額葉。值得注意的是，僅在DBS ON狀態下，患者源水平δ ITPC與心理測量函數斜率呈正相關（集群P=0.012），相關腦區包括小腦、枕葉和頂葉。
機制闡釋與臨床意義
研究結果表明，STN-DBS可能通過兩條并行通路改善時間預測：一方面通過抑制病理性的β同步活動，恢復皮質-基底節環路的動態靈活性；另一方面通過增強δ頻段相位一致性與行為表現的耦合，促進神經振蕩與認知過程的整合。盡管DBS未能完全恢復δ ITPC的絕對水平，但其建立的相位-行為關聯提示存在補償性機制。
這些發現為理解DBS調節認知功能的神經機制提供新視角，提示β和δ振蕩可作為評估DBS認知療效的潛在生物標志物。未來研究可探索基于振蕩生物標志物的自適應DBS策略，為改善PD患者時間相關認知障礙開辟新途徑。
