基于环路的神经调控能够增强轻度认知障碍患者的延迟回忆能力

引言

随着人口老龄化加剧,轻度认知障碍(Amnestic Mild Cognitive Impairment, AMCl)越来越受到关注。AMCl被视为从正常认知功能到痴呆症的重要过渡阶段,是研究认知功能障碍的热点。目前,重复经颅磁刺激(rTMS)被认为是一种有望改善AMCl认知功能的神经调节方法。现有研究主要聚焦于对dorsus前额叶皮层、顶上小叶皮层和颞顶叶皮层等特定脑区进行高频或间歇theta频脑刺激。然而,由于记忆过程的复杂性,单一靶点刺激可能难以产生足够疗效,因此有必要探索更加有效的刺激模式和靶点。

论文来源

本研究由马杰、吴嘉佳、邢向新等多名学者完成,他们分别来自上海中医药大学附属岳阳中西医结合医院、上海中医药大学康复科学院以及教育部中医智能康复工程研究中心。该研究于2024年发表在《The Journal of Neurology, Neurosurgery and Psychiatry》杂志上。

研究方法

该研究分为三个主要阶段:

1. 在年龄匹配的健康志愿者中,利用概率纤维束追踪和扩散张量成像(DTI)获取皮质-海马环路的白质纤维束图谱。

2. 在AMCl患者中,选择与长期延迟回忆能力评分显著相关的皮质-海马环路作为基于环路的成对连接刺激(PAS)的靶点。

3. 将AMCl患者随机分为基于环路的PAS组或者虚拟PAS组,并针对每位患者定位靶环路。所有患者均接受为期2周的刺激治疗。

在第一阶段,研究人员利用概率纤维束追踪和DTI技术,在健康老年人群体中获得皮质-海马环路的白质纤维束图谱。第二阶段中,他们在AMCl患者中评估了各皮质-海马环路的功能连接(FC)与长期延迟回忆能力之间的相关性,并将相关性最高的环路确定为基于环路PAS的靶点。第三阶段包括将患者随机分配至基于环路PAS组或虚拟PAS组,并针对每位患者定位靶环路,然后实施为期2周的刺激治疗。

在基于环路的PAS过程中,研究人员使用两个液体冷却的八字形线圈分别对左前额叶皮层和左顶上小叶进行成对刺激。每次刺激包括左前额叶皮层80%静息运动阈值的单个脉冲,后随即在2毫秒内对左顶上小叶施加120%静息运动阈值的单个脉冲。每个疗程包含900对这样的成对脉冲。对于虚拟PAS组,虽然使用的是假线圈无法真正产生脑刺激,但其他部分与实际PAS组相同。

研究发现

研究结果显示,与基线和虚拟PAS组相比,基于环路PAS组的长期延迟回忆评分(AVLT_N5)显著改善,从基线的2.43(1.43)分提高至5.29(1.98)分(P=0.003,Cohen’s d=0.97)。此外,AVLT总分、即时回忆总分、第一次即时回忆评分、延迟提示回忆评分和波士顿命名测试评分等次要终点指标也在基于环路PAS组中显示出不同程度的改善。

通过重新分析,研究人员发现基于环路PAS组左海马和左顶上小叶之间的FC值从基线到治疗后期显著降低(P=0.013)。使用广义线性模型分析发现,在基于环路PAS组中,左海马和左顶上小叶FC值的变化与AVLT_N5评分的改善呈显著相关(B=3.4,P=0.017),而在虚拟PAS组中则未发现类似相关性(P=0.533)。

研究意义

该研究提出了一种新颖的神经调节方法,即利用个体化的FC数据来确定皮质-海马环路作为靶点,并采用”希伯理论”启发的成对刺激模式进行调节,从而增强AMCl患者的长期延迟回忆功能。研究结果初步证实了该方法的有效性,并发现左海马与左顶上小叶之间FC变化可能是改善AMCl患者长期延迟回忆功能的中心机制。

该研究的创新之处在于将大脑结构和功能相结合,构建与症状相关的”海马-皮质”网络,并将之作为神经调节治疗的靶标。此外,研究引入了源于”赫布理论”的成对刺激模式,与现有单一靶点刺激形成鲜明对比。研究成果为AMCl等认知障碍的个体化神经调节治疗提供了新的方向和线索,有望推动该领域的临床实践和政策制定。

论文特色

1. 首次提出基于皮质-海马环路的成对刺激治疗模式,与现有单一靶点刺激形成鲜明对比。

2. 结合了大脑结构和功能数据,构建与AMCl症状高度相关的”海马-皮质”网络作为治疗靶标。

3. 创新性地采用”赫布理论”启发的成对刺激模式进行神经调节,初步证实了该方法在增强AMCl患者长期延迟回忆功能方面的有效性。

4. 发现左海马与左顶上小叶FC变化可能是改善长期延迟回忆功能的中心机制,为AMCl的病理机制研究提供新线索。

5. 结果为AMCl等认知障碍的个体化神经调节治疗提供了新思路,有望推动该领域的临床实践和政策制定。

这项研究提出了一种全新的基于环路的神经调节治疗模式,并初步证实了其在增强AMCl患者长期延迟回忆功能方面的潜力,为认知功能障碍的个体化治疗开辟了新路径。