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为探究皮质 - 基底神经节网络如何影响言语产生，研究人员对帕金森病患者开展丘脑底核（STN）与皮层同步记录研究。结果发现 STN 神经元与皮层存在瞬态（200ms）尖峰 - 相位耦合（SPC），θ - α SPC 延迟会导致言语错误。该研究为理解脑机制及相关疾病治疗提供依据。
在日常生活中，人们说话既准确又迅速，这背后涉及到大脑中复杂的神经网络协作。其中，皮质 - 基底神经节网络在言语产生中起着重要作用。然而，目前对于皮质与基底神经节之间如何相互作用，以及基底神经节对言语的具体贡献，我们了解得还不够深入。尤其是在帕金森病（PD）患者中，虽然丘脑底核（STN）的深部脑刺激（DBS）能改善部分运动症状，但对言语的影响却各不相同，这使得深入探究两者关系变得更加迫切。为了揭开这些谜团，来自美国麻省总医院、哈佛医学院等机构的研究人员开展了相关研究，研究成果发表在《Nature Communications》上。研究人员采用了多种关键技术方法。他们在 24 名接受 STN - DBS 手术治疗帕金森病的患者身上，同步记录了高密度电皮质电图（ECoG）信号和 STN 中的单细胞活动。实验中，患者需要重复特定的音节组合，通过这种方式来观察大脑在言语产生过程中的神经活动变化。研究结果主要分为以下几个方面：
- 皮质电位和丘脑底核放电率：研究人员分别分析了皮质 ECoG 和 STN 单细胞放电信号。发现皮质在听觉提示和言语产生时会出现预期的诱发活动，如在较低的α?β频率（8 - 30Hz）神经活动抑制，50 - 150Hz 范围活动增强；STN 神经元在言语任务中的放电率表现各异，有的增加，有的减少，还有部分呈现混合变化 。
- STN 神经元与皮质 LFP 的瞬态锁相：运用可变窗口宽度 SPC 估计方法，研究发现 STN 神经元会在特定频率带与皮质 LFP 瞬态锁相，形成瞬态尖峰 - 相位耦合（t - SPC）事件。t - SPC 事件大多集中在β范围（~16Hz），且θ?α t - SPC 事件在言语产生期间显著聚集 。
- STN - 皮质尖峰 - 相位耦合的空间组织和任务变化：通过对不同脑区的分析，发现 t - SPC 事件在不同皮质区域和任务阶段有不同的分布模式。例如，θ?α t - SPC 事件在言语产生时集中在缘上回（SMG）和颞上回（STG），而β t - SPC 事件在基线和言语结束后在部分脑区有不同的变化 。
- 言语错误与θ?α尖峰 - 相位耦合延迟的关系：研究人员将言语准确性与 SPC 关联起来，发现错误试验中，言语产生前θ?α SPC 较低，结束后升高，且θ?α t - SPC 事件在准确试验中起始更早 。
- 放电率调制与偏好的尖峰 - 相位耦合频率的关系：研究表明，STN 神经元的放电率调制模式（增加、减少或混合）会影响其与言语相关的相位编码频率特异性 。
- 耦合偏好相位的频率依赖性反映皮质 - 丘脑底核时间延迟：通过分析 t - SPC 事件的相位，发现α范围的 t - SPC 事件在言语产生时相位一致性较高；同时，皮质活动在β t - SPC 反弹期间领先 STN 约 41ms 。研究结论和讨论部分指出，该研究揭示了言语产生过程中 STN 神经元与皮质振荡相位锁定的新机制。这有助于我们更深入地理解皮质 - 基底神经节网络信息传递的一般原则，对解释帕金森病患者言语障碍的机制有重要意义，也为未来言语产生的计算模型提供了参考，并且对临床治疗如 STN - DBS 和经颅磁刺激（TMS）等有潜在的指导价值，有望改善相关言语症状的治疗效果。
