帕金森病基底节环路连接模式研究

The pathophysiological change underlying Parkinson's disease (PD) remains unclear.The functional abnormality of cortico-basal ganglia-thalamo-cortical circuits has been recognized as an important reason. However, due to the complexity of the basal ganglia circuits and technical limitations, the present models of basal ganglia circuits have obvious drawback, which restricts the useful of these models on explanation of clinical presentations, and on guidance of intervention. The current project will use functional MRI (fMRI) and Granger Causality Analysis (GCA) methods, to in vivo investigate the modifications of network connectivity of basal ganglia circuits in PD patients. By investigation on PD patients and healthy controls, we will establish a connectivity model of cortico-basal ganglia-thalamo-cortical loops in normal state, as well as explore the changes of these loops from resting to movement condition. Moreover, we will evaluate PD-related specific changes of this connectivity model, and how pharmaceutical intervention affects the function of these circuits. The current study will provide a new method to in vivo investigate basal ganglia loops, will be useful in improving the basal ganglia model, and help to explore the underlying pathophysiological basis of clinical symptoms in PD. The findings from this project will provide new insights to our understanding of pathophysiological mechanisms in PD, and will be helpful to develop new clinical diagnostic method, and new treatment or neuroprotective strategies.

造成帕金森病(PD)临床症状的病生理原因仍不清楚，皮质-基底节-丘脑-皮质环路调节异常被认为是重要原因之一。但由于该环路的复杂性以及实验技术的限制，现有的环路模型不完善，存在明显缺陷，使其在临床症状机制解释，及治疗上的指导作用受到限制。本课题将利用功能核磁(fMRI)和Granger因果关系检验(GCA)方法，通过网络效应连接分析，在体研究PD患者基底节环路连接模式的改变。我们将通过对PD患者及正常人群的研究，建立正常状态皮质-基底节-丘脑-皮质环路连接模型，及该环路从静息态到运动态的改变，更重要的是揭示PD患者该环路连接模式的变化，以及药物治疗对该环路功能的影响。本研究将为研究基底节环路提供一种全新的思路和方法，完善该环路模型，有助于揭示PD临床症状的病生理基础，将对PD病生理机制研究、临床诊断及新PD治疗或神经保护药物的研究具有重要意义。

皮质-基底节-丘脑-皮质环路调节异常是造成帕金森病(PD)临床症状的主要原因，但现有的环路模型不完善，存在明显缺陷。本课题利用功能核磁(fMRI)和网络连接组学，在体研究PD患者基底节环路连接模式的改变。项目按研究计划进行，已完成了100名PD患者和100名正常对照征集和fMRI扫描。我们发现基底节、辅助运动区、小脑等脑区是与PD运动异常相关的重要脑网络节点，特别是发现小脑-丘脑环路与基底节环路有密切联系，在国际上首先明确提出小脑在PD病生理机制中有重要作用。发现PD运动时基底节环路偏侧性模式变化，提出偏侧性模式的丧失是造成PD运动协调困难及镜像运动的原因之一。而基底节运动环路功能受损，以及小脑、前辅助运动区、前扣带回运动区间连接破坏共同作用是造成小写征的重要原因，而多巴胺治疗改善基底节环路功能，但不能修复失连接的小脑、前辅助运动区、前扣带回运动区网络，因此不能改善小写征症状。揭示了基底节环路在运动自动化过程中的关键作用，发现基底节功能受损，导致PD患者以前存储的自动化运动程序被破坏，提出运动自动化障碍是造成PD运动迟缓的重要原因之一，并建立了相关模型。左旋多巴治疗可使基底节环路连接正常化，且主要作用于受损一侧。左旋多巴对PD运动迟缓改善作用与纹状体-丘脑-皮层和丘脑底核-皮层连接正常化相关。本研究为研究基底节环路提供一种全新的思路和方法，进一步完善了该环路模型，有助于揭示PD临床症状的病生理基础，对PD病生理机制研究、临床诊断及新PD治疗或神经保护药物的研究具有重要意义。