帕金森病伽马振荡与脑深部刺激频率的

交叉频率耦合

Cross-frequency coupling between gamma oscillations and deep brain stimulation frequency in Parkinsons disease

Muthuraman Muthuraman,^1,† Manuel Bange,^1,† Nabin Koirala,¹ Dumitru Ciolac,¹ Bogdan Pintea,² Martin Glaser,³ Gerd Tinkhauser,^4,5 Peter Brown,⁴ Gu¨nther Deuschl⁶ and Sergiu Groppa¹

¹ Section of Movement Disorders and Neurostimulation, Biomedical Statistics and Multimodal Signal Processing Unit, Department of Neurology, Focus Program Translational Neuroscience (FTN), University Medical Center of the Johannes Gutenberg-University Mainz, Mainz, Germany

² Department of Neurosurgery, Bergmannsheil Clinic, Ruhr University Bochum, Bochum, Germany

³ Department of Neurosurgery, University Medical Center of the Johannes Gutenberg University, Mainz, Mainz, Germany

⁴ Medical Research Council Brain Network Dynamics Unit at the University of Oxford, Nuffield Department of Clinical Neurosciences, University of Oxford, UK

⁵ Department of Neurology, Bern University Hospital and University of Bern, Switzerland

⁶ Department of Neurology, Christian Albrecht’s University, Kiel, Germany

摘要：病理性增强的β振荡的破坏被认为是介导深部脑刺激对帕金森病运动症状临床影响的关键机制之一。然而，其他不同生理或病理振荡活动的特定调节也可能在深部脑刺激期间的症状控制和运动功能恢复中发挥重要作用。微调的伽马振荡被认为在本质上是促动力的，促进了生理神经活动的优先处理。在这项研究中，我们假设对丘脑下核的临床有效高频刺激在相互连接区域的皮质-皮质下网络中强加了与伽马振荡的交叉频率相互作用，并使β和伽马振荡之间的平衡正常化。为此，我们从31名接受深部脑刺激的帕金森病患者获取静息状态高密度（256个通道）脑电图，以使用波束形成器算法对相干源进行频谱功率和功率-功率交叉频率耦合的比较。为了表明调制仅与缓解运动症状的刺激频率相关，测试了两个临床无效的频率作为对照条件。我们观察到β的强烈减少和γ功率的增加，这在皮层（运动皮层、辅助运动区、运动前皮层）和皮层下网络（丘脑底核和小脑）区域得到证实。此外，我们发现窄带伽马频率与所有这些节点的刺激频率之间存在明显的交叉频率耦合，这与运动障碍呈负相关。在对照后顶叶皮层区域内没有发现这种动态。此外，临床上无效频率的深部脑刺激不会改变任何区域的源功率谱或交叉频率耦合。这些发现表明，临床上有效的丘脑底核深部脑刺激会在广泛的皮层和皮层下区域网络中不同地改变不同的振荡活动。特别是微调伽马振荡和刺激频率之间的交叉频率相互作用可能表明一种夹带机制，可以促进运动症状缓解的动态神经处理。

翻译原件：Cross-frequency coupling between gamma oscillations and deep brain stimulation frequency in Parkinsons disease

翻译稿件：帕金森病伽马振荡与脑深部刺激频率的交叉频率耦合