發(fā)布時(shí)間：2020-11-06
2020年10月24日，《Movement Disorders》期刊在線發(fā)表了題為《丘腦底核在新發(fā)帕金森病序列工作記憶中的作用》的研究論文。該研究由中國科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心（神經(jīng)科學(xué)研究所）、中國科學(xué)院靈長類神經(jīng)生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室葉錚研究組與北京大學(xué)第三醫(yī)院張英爽團(tuán)隊(duì)和北京大學(xué)心理與認(rèn)知科學(xué)學(xué)院周曉林研究組合作完成。該研究利用功能磁共振成像、認(rèn)知心理檢測和神經(jīng)心理評估等技術(shù)，發(fā)現(xiàn)丘腦底核的異常激活是新發(fā)帕金森中序列工作記憶損傷的神經(jīng)基礎(chǔ)。
原發(fā)性帕金森?。?/span>PD）是老年期常見的神經(jīng)退行性疾病，不僅引起手腳震顫、運(yùn)動(dòng)遲緩和肌肉僵直等運(yùn)動(dòng)癥狀，還伴隨著認(rèn)知功能減退、睡眠障礙、焦慮抑郁等非運(yùn)動(dòng)癥狀，嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量和自理能力。目前沒有治愈帕金森病的有效手段，臨床上主要通過藥物和手術(shù)緩解運(yùn)動(dòng)癥狀，但現(xiàn)有的干預(yù)方式對帕金森病認(rèn)知障礙的治療效果非常有限。理解帕金森病認(rèn)知障礙的神經(jīng)基礎(chǔ)，有助于未來研發(fā)針對性的治療方案，造福廣大患者。
當(dāng)我們制定工作計(jì)劃時(shí)，往往把重要的、緊急的任務(wù)提前，將次要的、日常的任務(wù)延后。這種靈活的計(jì)劃能力依賴于序列工作記憶。在健康成人的大腦中，序列工作記憶由外側(cè)前額葉皮層、后頂葉皮層、丘腦底核、蒼白球和丘腦組成的網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)。在衰老過程中，前額葉和后頂葉皮層出現(xiàn)過度激活，皮層之間的功能連接減弱，但皮層與紋狀體之間的功能連接增強(qiáng)，網(wǎng)絡(luò)的補(bǔ)償機(jī)制使健康老年人也能夠有效地保持序列工作記憶的能力。然而在帕金森病早期，患者的序列工作記憶顯著減退，這種減退與運(yùn)動(dòng)癥狀同時(shí)發(fā)生又相互獨(dú)立。
為了揭示帕金森病早期序列工作記憶損傷的神經(jīng)基礎(chǔ)，該研究利用任務(wù)態(tài)功能磁共振成像技術(shù)，檢測了50例新發(fā)帕金森病患者和50例健康對照者在數(shù)字序背任務(wù)中的行為表現(xiàn)和腦部活動(dòng)。在該任務(wù)中（圖A），受試者要記住4個(gè)依次出現(xiàn)的數(shù)字，并按從小到大的順序回憶這些數(shù)字。該任務(wù)檢測了兩種記憶過程：當(dāng)數(shù)字以從小到大的順序出現(xiàn)時(shí)，受試者只要記住原始的序列即可（序列信息的保持）；當(dāng)數(shù)字以隨機(jī)打亂的順序出現(xiàn)時(shí)，受試者要按從小到大的順序更新序列（序列信息的更新），并記住新的序列。在受試者完成任務(wù)的過程中，磁共振成像儀實(shí)時(shí)記錄了他們的血氧水平依賴信號（BOLD）。血氧水平依賴信號的升高和降低分別反映了腦組織局部活動(dòng)的增強(qiáng)和減弱。
團(tuán)隊(duì)成員對序列工作記憶相關(guān)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了腦區(qū)激活和功能連接分析，發(fā)現(xiàn)帕金森病患者的序列工作記憶損傷與丘腦底核的過度激活（圖B），以及丘腦底核與紋狀體之間的功能連接減弱有關(guān)（圖C）。在健康對照者中，丘腦底核的激活越弱，丘腦底核與紋狀體之間的功能連接越強(qiáng)，受試者對序列信息的保持越好，回憶的正確率越高。在更新序列信息時(shí)，大腦認(rèn)知負(fù)擔(dān)加重，表現(xiàn)為丘腦底核的激活增強(qiáng)，回憶的正確率降低，且丘腦底核的激活增強(qiáng)得越多，回憶的正確率降低得越少。由此可見，在健康的大腦中，丘腦底核調(diào)節(jié)了序列信息的保持和更新。在新發(fā)帕金森病患者中，丘腦底核的調(diào)節(jié)作用顯著減弱，無法通過改變激活來調(diào)節(jié)序列的保持或更新（圖D），只能通過丘腦底核與紋狀體之間的功能連接實(shí)現(xiàn)部分調(diào)節(jié)作用。
該研究揭示了丘腦底核在序列工作記憶中的調(diào)節(jié)作用，以及丘腦底核的異常激活與帕金森病序列工作記憶損傷的關(guān)系，提示下調(diào)丘腦底核的激活和上調(diào)丘腦底核與紋狀體之間的功能連接可能是改善帕金森病患者序列工作記憶的潛在策略。
中國科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心葉錚研究員為該研究的第一作者和共同通訊作者，北京大學(xué)第三醫(yī)院張英爽教授和德國呂貝克大學(xué)Thomas Münte教授均為共同通訊作者，中國科學(xué)院心理研究所張冠宇和北京大學(xué)心理與認(rèn)知科學(xué)學(xué)院李帥琪等做出了重要貢獻(xiàn)。該研究得到了國家自然科學(xué)基金委員會(huì)、德國科學(xué)基金會(huì)和德國洪堡基金會(huì)的資助。
圖注（A）數(shù)字序背任務(wù)。（B）新發(fā)帕金森病中丘腦底核的過度激活。（C）新發(fā)帕金森病中丘腦底核與紋狀體等的功能連接減弱。（D）新發(fā)帕金森病中丘腦底核的調(diào)節(jié)作用減弱。
附件下載： 
