Gamma 脑深部电刺激诱导的 γ 波夹带：帕金森病运动改善的潜在生物标志物

帕金森病（PD）的治疗面临诸多挑战，为探究深部脑刺激（DBS）诱导的 γ 波夹带在 PD 中的作用，研究人员对 19 例 PD 患者进行研究。结果发现约 80% 患者存在 γ 波夹带，且与运动改善相关，这为理解 DBS 机制及临床应用提供重要依据。

　　帕金森病（Parkinson’s disease，PD）是一种常见的神经系统退行性疾病，给患者的生活带来极大困扰。目前，深部脑刺激（deep brain stimulation，DBS）是治疗 PD 的重要手段，但在其治疗机制及生物标志物的探索上仍存在诸多未解之谜。例如，DBS 治疗过程中，β 波段活动（13 - 35Hz）虽与 PD 的运动症状相关，但其作为反馈算法的生物标志物存在诸如伪影抑制、受运动和药物影响等挑战 。此外，高频 DBS 在 PD 患者中诱导出的 γ 波段（40 - 100Hz）神经信号，其功能作用尚未完全明晰。为了深入了解这些问题，来自德国 Charité - Universit?tsmedizin Berlin 等机构的研究人员开展了相关研究 ，其成果发表在《Nature Communications》上。
研究人员为开展此项研究，采用了多方面关键技术方法。在样本选择上，招募 19 例接受 DBS 治疗且处于多巴胺能药物治疗状态下的 PD 患者 。记录方面，利用可感知的植入式脉冲发生器（IPG）记录亚丘脑核（subthalamic nucleus，STN）的局部场电位（local field potentials，LFP）。分析层面，运用开源工具包及 Python 对数据进行预处理和分析，还通过三轴加速度计量化手指敲击运动任务，以此评估运动表现。
研究结果如下：

1. DBS 可诱导多数 PD 患者 STN 的 γ 波夹带：在 19 例 PD 患者中，15 例出现 1:2 的 γ 波夹带，且夹带的出现与刺激幅度和多巴胺相关，但不一定伴有运动障碍（dyskinesia） 。有 8 例患者在未刺激时表现出自发的精细调谐 γ 波（spontaneous finely tuned gamma，FTG）活动，这些患者在刺激时均出现 γ 波夹带；另外 7 例无自发 FTG 的患者，在增加刺激幅度时也产生了 γ 波夹带。
2. DBS 诱导的 γ 波夹带与自发 FTG 相互作用并受刺激频率影响：研究发现，不同刺激频率（110Hz、125Hz 和 145Hz）下，多数患者的 γ 波夹带频率严格遵循 1:2 模式 。同时，自发 FTG 会在 DBS 开启后频率逐渐下降，最终锁定到 1/2 的 DBS 频率，且夹带期间的峰值幅度更高、宽度更窄。
3. DBS 诱导的 γ 波夹带受运动调节并与成功的运动表现相关：9 例患者在手指敲击任务中，1:2 夹带的平均功率在运动时相较于休息时增加 。并且，有 γ 波夹带的患者在运动表现上优于无夹带的患者，如平均上升速度更高、敲击间隔的变异系数更低等。
   研究结论和讨论部分表明，该研究首次系统地描述了 DBS 诱导的 γ 波夹带的电生理特征及其与临床观察的关系 。γ 波夹带与运动改善相关，而非必然与运动障碍相关，这证实了 γ 波夹带不是 DBS 的人为假象，而是具有生理功能意义。此外，该研究还为 DBS 的作用机制提供了新的见解，暗示其可能通过调节运动网络中的 γ 波同步发挥作用 。这一研究成果对于理解 DBS 治疗 PD 的神经机制具有重要意义，为未来优化 DBS 治疗策略，尤其是闭环 DBS 系统的发展提供了关键的理论依据，有望改善 PD 患者的治疗效果和生活质量。