電生理學(xué)在帕金森病認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行任務(wù)相關(guān)重組的應(yīng)用

論文題目：

期刊：Movement Disorders  影響因子：8.6分

發(fā)表時間：2023年8月

發(fā)表網(wǎng)址： https://doi.org/10.1002/mds.29571

背景

認(rèn)知能力下降是帕金森�。≒D）最常見的非運動癥狀之一。它主要包括執(zhí)行功能的缺陷。然而，通過電生理學(xué)評估其潛在的神經(jīng)機制尚不清楚。因此，我們旨在使用源定位和圖論方法揭示PD患者在執(zhí)行認(rèn)知任務(wù)期間特定神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的變化。我們假設(shè)，與對照組相比，PD患者在執(zhí)行認(rèn)知任務(wù)期間會表現(xiàn)出特定頻段內(nèi)功能連接的改變和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的重組。

實驗?zāi)繕?biāo)

使用腦電圖（EGI）技術(shù)及GO / NOGO實驗任務(wù)用于檢查與注意力和響應(yīng)控制相關(guān)的ERP，來揭示PD患者執(zhí)行認(rèn)知任務(wù)期間的特定神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)改變。

實驗方法

該研究包括90名實驗被試，30名HC和60名PD患者。30名PD患者和16名對照組在執(zhí)行GO / NOGO任務(wù)時接受了腦電圖記錄。腦電圖記錄是在視覺GO / NOGO（VGNG）任務(wù)期間進(jìn)行的，同時戴著64導(dǎo)電極腦電圖帽（GEODESIC-GES 400，Magstim EGI）。電極的位置是按照國際標(biāo)準(zhǔn)10-10設(shè)置。所有通道的采樣率為250 Hz。

對已知在GO / NOGO任務(wù)中起關(guān)鍵作用的感興趣腦區(qū)域的源定位進(jìn)行評估該認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)中的功率密度和功能連接性。使用圖論方法評估連通性矩陣，該方法包括聚類系數(shù)、度數(shù)和全局效率的度量。進(jìn)行混合模型分析，校正年齡和左旋多巴等效日劑量，以檢查PD患者和對照組之間的神經(jīng)變化。

EEG數(shù)據(jù)使用EEGLAB進(jìn)行處理。EEG信號使用范圍為0.5至40 Hz的有限脈沖響應(yīng)（FIR）濾波器進(jìn)行通帶濾波。該濾波器消除了低頻和高頻偽影。在此之后，將數(shù)據(jù)參考所有頭皮電極的平均值，并使用獨立成分分析來剔除由眼球運動和肌肉活動引起的偽影。隨后，將EEG信號分段成1.25秒的時間段，事件前基線為250毫秒，事件發(fā)生后間隔為1秒。剔除振幅超過相應(yīng)電極平均值三個標(biāo)準(zhǔn)差的分段。計算GO和NOGO線索的平均ERP（下圖）。并基于這些平均ERP生成時頻圖。最后，使用FT工具箱對GO和NOGO ERP進(jìn)行源定位。

在Fz電極上記錄的平均事件相關(guān)電位

實驗結(jié)果

PD患者在GO/NOGO任務(wù)中表現(xiàn)較差（P < 0.001）。與對照組相比，PD患者的δ和θ波段的功率密度較高，但PD患者的α和β波段的功率密度較低（相互作用組×波段：P < 0.001），表明網(wǎng)絡(luò)內(nèi)普遍緩慢�；颊咴诰W(wǎng)絡(luò)中的連接（P < 0.034）多于對照組，這些連接用于圖論分析。圖論測量的組間差異僅在聚類系數(shù)中發(fā)現(xiàn)，與對照組相比，PD的聚類系數(shù)更高（×帶的交互作用組：P < 0.001）。

帕金森病 （PD） 患者和健康對照組在 （A） δ 波段、（B） θ 波段、（C） α 波段和 （D） β 波段的平均 GO 線索周期的功率密度差異。

PD患者和健康對照組在（A）δ波段、（B）θ波段、（C）α波段和（D）β波段中NOGO線索平均周期的功率密度差異

帕金森�。≒D）患者（紅色）和健康對照組（藍(lán)色）在（A）GO線索的平均時期和（B）每個波段的NOGO線索平均時期期間超過16.0閾值的07個Brodmann區(qū)域之間的聯(lián)系

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結(jié)論

PD的認(rèn)知缺陷通過大腦網(wǎng)絡(luò)水平的改變來強調(diào)，包括更高的δ和θ活性，較低的α和β活動。這些發(fā)現(xiàn)可能對未來的適應(yīng)性深部腦刺激具有重要意義。

參考文獻(xiàn)：

Bar-On, M., Baharav, S., Katzir, Z., Mirelman, A., Sosnik, R. and Maidan, I. (2023), Task-Related Reorganization of Cognitive Network in Parkinson's Disease Using Electrophysiology. Mov Disord. https://doi.org/10.1002/mds.29571

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