功能磁共振在帕金森病运动症状诊断中的应用

静态功磁共振（ rfMＲI） 检测的是任务非依赖性神经元的 活动。这个方法评估了 BOLD 信号的自发波动，一些自发波动 的区域相关性因此被假设作为反映这些脑区的解剖和（ 或） 功 能连接性。该法已经成为一种潜在的证明功能性脑结构和功 能性连接的有力工具〔5〕。这些静态下自发的、连续的、有组织 的脑活动在分离的脑区显示出高度的相关性，组成似真实的功 能性 网 络 被 称 为 静 态 网 络 （ ＲSNs） 。目 前 已 分 离 并 确 认 的 ＲSNS 涉及到运动、视觉、听觉、语言、情景记忆、执行功能和特 征检测等功能〔6，7〕。
魏彩霞等 功能磁共振在帕金森病运动症状诊断中的应用 第 21 期
·6261·
DA 能神经元具有调控作用。皮质-基底节-丘脑-皮质环路的紊 乱将导致运动过多或运动过少。目前已经鉴别出来的皮质-基 底节-丘脑-皮质神经环路至少有 5 条，这些环路通过 BG 和丘 脑分别与不同的大脑皮质区相联系，而 PD 脑内的皮质-新纹状 体-背侧丘 脑-皮 质 环 路 最 易 受 损，该 环 路 包 括 辅 助 运 动 区 （ SMA） 、运动前区、初级运动区、壳核、苍白球和丘脑等，因此目 前大多 fMＲI 研究都集中在这些区域。此外，利用 fMＲI 还发现 PD 患者的其他神经环路的改变。比如包括小脑、丘脑、躯体感 觉皮质和外侧运动前区的小脑环路，在执行特异的运动任务时 会出现信号改变。研究表明 BG 环路的重要作用主要为内部指 导性运动，而小脑环路为外部指导性运动。两条环路之间并非 绝对分离，尚存在一定的功能关联。而且，在中脑和 BG 水平 上，fMＲI 功能数据与结构数据的研究结果相关联。
帕金森病（ PD） 发病年龄在 40 ～ 70 岁，55 岁以上人口发病 率为 1% 。目前主要以英国脑库帕金森病诊断标准提出的典型 的临床运动症状为依据。其病理改变主要位于中脑黑质（ 尤其 是致密部） 多巴胺（ DA） 能神经元以及黑质-纹状体通路上，表 现为 DA 神经元丢失，残留的黑质神经元内出现 Lewy 小体。经 病理验证其临床确诊率约 80% ，误诊率达 25% 。典型的运动 症状出现时，黑 质 DA 能 神 经 元 的 丢 失 至 少 达 到 了 50% ，且 70% ～ 80% 以上的黑质纹状体神经末梢已 有 退 行 性 改 变〔1〕。 虽然近年有关 PD 的功能影像学研究较深入，但确切的运动症 状的脑改变仍然不明。本文就近年涉及 PD 运动症状方面的功 能磁共振成像（ fMＲI） 研究进展作一综述。
Kwak 等〔24〕在未用药的 PD 病人里观察到了一个增强的皮质纹状体连接性，并且这个增强的连接性在药物治疗后会发生标 准化，特别是在运动区域。Wu 等〔28〕观察到了一个增加的皮质 运动区间的连接性，但在皮质运动和后壳 （ Posterior putamen， PUT） 中却发现一个减少的连接性。Luo 等〔27〕在一系列早期未 服药的 PD 纹状体亚区里，发现患者在中脑边缘纹状体和皮质 纹状体环路显示出降低的功能连接性。皮质感觉运动区域减 少的功能连接性明显出现在最受影响的壳核副区域，中脑边缘 区域在通过纹状体时的功能连接性也出现明显减少变化，而且 在这系列里并没有发现增加的功能连接性。 2. 2. 2 步态僵化 在临床期中，患者出现运动症状后，有研究 表明脑区中主要的激活增强脑区包括外侧运动前区、顶叶、小 脑、扣带回皮质前部、SMA 区及 M1 区等。近期一个研究报道 了脑桥脚核、小脑、丘脑和额叶多个区域间降低的连接性，表明 步态僵化与右 脑 运 动 网 络 结 构 的 关 系〔29〕。 另 外，有 研 究 发 现 PD 并发认知障碍时，其对运动负荷回应的步态僵化有不同的 神经活动模式〔30〕。有步态僵化和无步态僵化的两组 PD 展现 了在执行任务时二者认知控制网络里的 BOLD 回应模式一致。 然而，组间比较反映，当回应于非直接认知线索同时维持运动 输出时，有步态僵化的 PD 更难得到以下脑区的补充： 双侧前岛 叶、腹侧纹状体、前 SMA 和左侧丘脑下核。这些结果提示在执 行同步运动和认知功能时，PD 在认知控制网络中不能适当地 募集特定的皮质和副皮质区域。
1 神经解剖学基础与 fMＲI PD 的众多症状不仅归因于单纯的基底节（ BG） 功能障碍，
还牵涉到多种神经环路的广泛性功能紊乱〔2〕。大脑包含多个 特异性、解剖相连的脑区以及它们组成的互相联系的网络。大 脑神经系统是由多个有内部关联性的神经网络组成。许多高 级指令的功能，比如运动计划和执行功能，依靠这些脑区之间 的相关协作。PD 患者由于存在黑质细胞变性，其新纹状体内 DA 含量明显降低，可通过锥体外系环路影响大脑皮质区的兴 奋水 平，但 DA 障 碍 影 响 不 同 脑 网 络 之 间 的 连 接 性 尚 未 可 知〔3〕。在 PD 的早期阶段，甚至是临床前期，大脑 BG 区及皮质 区的形态结构及生理代谢功能已发生改变，这些变化的出现成 为了应用功能成像技术检测 PD 患者病变部位的神经解剖学 基础。
·6260·
1456-64. 26 Schroeder A，Fahrenholz F，Schmitt U. Effect of a dominant-negative
form of ADAM10 in a mouse model of Alzheimer＇s disease〔J〕． J Alzheimers Dis，2009； 16（ 2） ： 309-14. 27 Prox J，Bernreuther C，Altmeppen H，et al. Postnatal disruption of the
中国老年学杂志 2015 年 11 月第 35 卷
disintegrin / metalloproteinase ADAM10 in brain causes epileptic seizures， learning deficits，altered spine morphology，and defective synaptic functions〔J〕． J Neurosci，2013； 33（ 32） ： 12915-28. 〔2015-01-15 修回〕
肌萎缩侧索硬化和帕金森病的发病机制和防治研究。 第一作者： 魏彩霞（ 1979-） ，女，硕士，主要从事帕金森病的防治研究。
过程发展相关的差异，需要一些测量连接性的工具。人类死后 的追踪技术并不十分成功，因为这只能按计划在短程内追踪连 接性〔4〕。到目前为止，功能成像技术，包括 fMＲI、单光子发射 计算机断层显像（ SPECT） 、正电子发射计算机断层显像（ PET） 越来越广泛地被应用于评估多个神经环路及其神经连接性。
fMＲI 能被应用于研究 PD 运动方面的激活模式。rfcMＲI 方法检测内在信号的波动，在研究 PD 运动系统障碍中的作用 举足轻重。在这一部分，我们将聚焦于与运动功能障碍相关的 fMＲI 研究结果。
2 PD 临床前后期的 fMＲI 诊断 2. 1 临床前期 在临床前期，可通过 fMＲI 检测脑皮质潜在的 活性改变。Bulmann 等〔15〕发现 Parkin 基因和 PINK1 基因携带 者在执行运动任务时在右脑扣带运动区头端（ rCMA） 和左脑背 侧运动前区（ PMd） 头端有较高信号。有研究进一步发现，Parkin 基因和 PINK1 基因携带者都存在增强信号，但部位在辅助 运动区头端（ SMA） 和 PMd 头端，而正常对照组没有此改变〔16〕。 此外，以在运动皮层有额外补偿为特征，来识别杂合的 Parkin 基因和 PINK1 基因两种基因突变携带者在临床前期功能脑网 络的重组〔17〕。Williams-Gray 等〔18〕研究说明以上两种基因携带 者的改 变 与 基 因 型 无 关，而 其 他 众 多 基 因 的 表 现 未 得 证 实〔19，20〕。 2. 2 临床期 2. 2. 1 早期 rfcMＲI 利用大脑的内在信号波动提供网络环路 之间的连接强度，为阐明 PD 运动功能障碍病理生理机制、比较 病理状态下对运动环路连接强度的改变，并在提供不同治疗下 的补偿效应方 面 提 供 了 新 鲜 视 角〔21〕。 目 前，最 常 被 发 现 的 改 变为皮质-纹状体连接〔22 ～ 27〕，或者皮层运动区连接〔28〕。比如，
大脑内的神经环路是动态实体： 神经元具有适应性、多稳 态动力的特性。人脑或者神经系统是一个复杂适应性系统，不 仅子系统数目多，而且其相互关系复杂，层次很多，对系统产生 影响的外界环境通常也不确定。理解这些系统的功能和衰退
基金项目： 国家自然科学基金资助项目（ 30560042，81160161） 1 南昌大学医学院 2 九江市第一人民医院 通讯作者： 徐仁伵 （ 1969-） ，男，教授，主任医师，博士生导师，主要从事
在寻找 PD 的 fMＲI 诊断性生物标志时，一些研究首先用 PET 葡萄糖代谢图像识别出具有疾病特征和症状特异性的脑 网络，然后再用 fMＲI 寻找其功能与结构相关联的进一步证据。 这些网络，可能成为客观评估 PD 病人的诊断工具和治疗干预 的生物标记。近年研究表明 fMＲI 是一种具有诊断价值的方 法〔12〕。但是，fMＲI 在 PD 诊断中的应用，在很大程度上受限于 研究设备和条件。与 SPECT、PET 等成像技术相比，fMＲI 的优 势是有更高的空间和时间分辨率，更好的依从性和无同位素辐 射性。高场强的 MＲI 对 PD 研究的意义尤为重大〔13，14〕，它使我 们对皮 质 活 动 性 的 研 究 变 得 更 简 单。更 准 确 的 高 场 fMＲI BOLD 信号能让复杂的运动、认知任务的皮质激活模式得到更 好的体现。fMＲI 对活动皮质区域的鉴定，使检查皮质纹状体 环路和计量它们在 PD 中的损害成为可能。
静态功能连接磁共振（ rfcMＲI） 是在 rfMＲI 的基础上，利用 基于图论的网络模型刻画功能连接，把各个脑区视为节点，分 别计算各个节点与其他节点间的连接强度，然后得到每一个节 点的其他节点作用于它的强度的方法〔8〕。对 rfMＲI 的分析方 法主要包括： 主成分分析法、非独立成分分析法和基于种子分 析法。BOLD 信号作为神经活动的非直接标记，是上述基础方 法和基于体素的网络分析理论所处理的对象。