初步研究:无创性脑刺激暂时提高电动机在帕金森氏症患者的症状
帕金森病(PD)患者往往会放慢速度,减少他们的动作尽管许多保留的强度能够更快更有力。现在,在用“操纵杆”概念验证实验测量力,约翰霍普金斯大学的一个科学家小组报告的证据表明经济放缓可能源自大脑的“成本/效益分析,”被扭曲了的损失在PD患者多巴胺。
此外,他们的研究与一小群20 PD患者表明,刺激大脑皮层电极使用外部纠正一些失真和暂时改善病人的运动症状。PD影响到100万美国人。
“多巴胺与帕金森病相关的损失使所需的努力移动身体的影响方面似乎更大,所以大脑是不太愿意用手臂完成任务,“Reza Shadmehr说,博士,生物医学工程教授约翰·霍普金斯大学医学院的。“我们的研究表明,直流电刺激可以赔偿多少损失大脑多巴胺的减少努力投入越来越火的运动神经元,“Shadmehr补充道,这项研究报告的高级作者发表在网上《神经科学杂志》上。
据研究人员介绍,他们的实验源于知识,多巴胺在大脑皮层公布的化学专业的神经元,使动物更容易发挥努力实现一个奖励。通常在帕金森病多巴胺神经元死亡的一侧大脑,影响病人的能力发挥努力与身体的另一侧。在紧急情况下简单防止球从桌子上掉下去的,例如,PD患者通常仍能快速、激烈运动影响的手臂,但似乎大脑的“成本评估”进行日常运动异常高。
为了测试这个假说,Shadmehr和他的团队首先设计了一个实验来衡量多少力病人的大脑愿意“分配”到每个部门。在他们的第一个实验中,参与者,所有右撇子,包括15名健康志愿者和15与PD, 50到75岁的人患上帕金森2到20年,服用药物来控制症状,如震颤、肌肉僵硬和缺乏平衡。双手在上面移动支持举行一个表时,参与者被要求控制处理的支持,它可以测量施加的力的大小。然后被试应用4磅的肌肉力量处理电子计算机屏幕上的光标移动到一个目标。他们可以利用双臂的任意组合来实现这个任务。这是重复10次在16个不同的方向代表一个完整的圆。
在执行这项任务时,双臂之间健康的参与者共同努力:他们之间的分裂4磅的力两臂同样相当不应用力用一只胳膊比超过30%。相比之下,平均而言,PD患者表现出双重的更高的偏好影响较小的胳膊,有时会扭曲他们的努力高达70%向影响较小的手臂。
Shadmehr的团队说,差异并不是由于缺乏力量在PD患者的受影响的部门,因为团队还测试了每个部门的能力应用在各个方向,发现病人的力量相当健康的人。
什么脱颖而出,研究人员说,是direction-dependent结果。例如,当一个病人被要求将光标移动到3点钟位置在屏幕上,她可能会完全支持她的左手臂(影响)。然而,当病人被要求将光标移动到12点的位置,她可能之间共享同样的努力她的两臂。此外,研究人员发现患者避免使用手臂尤其是方向影响他们表现出更大数量的变化,或“噪声”,当生成力。即增加工作出现与贫穷相关控制的生成力的能力。
猜测能力,降低患者PD控制力量与降低多巴胺神经元,这使得它难以“招募”为一个特定的任务,研究人员设计了一个脑刺激实验进一步测试他们的假设。
“产生神经冲动的神经元数量越大共同完成一项任务,他们都有火,越少越控制产生的动作,“Shadmehr说。“在帕金森氏症,控制运动的多巴胺神经元可能意味着丢失不火地,这意味着一些神经元要做整个工作,不能执行,生成输出吵着。大脑似乎知道这和避免分配工作的方向,更少的控制。”
为了克服这个问题,该团队使用经颅直流电刺激(tDCS) 25例,10的三个测试,参与多个测试。他们认为,通过增加神经元内的电流通过头皮的电极使用温和的刺激,细胞会更接近他们的点火阈值和大脑更容易进行。
在另一项实验中涉及10个病人,无论是病人还是医生评估他们知道什么样的刺激,刺激的调查人员发现,一种形式,被称为阴极的tDCS,效果最好,患者有这样的刺激更愿意参与他们的手臂比那些没有得到刺激,影响或阳极的刺激。研究者还发现一个相关的减少可变性与这些病人的相关动作。重要的是,他们观察到的刺激产生平均提高25%,运动症状的病人,通过电动机组件量化的统一帕金森病评定量表(UPDRS),特别是提高刚度影响的一面。
最后,研究者测试的有效性tDCS 10位病人在为期10天的时间。在前三天,参与者收到没有刺激或假刺激;在4 - 8天,他们收到了阴极的刺激;9和10天,没有刺激。每一天,他们考虑到手臂和UPDRS运动测试。结果表明,改善是真实的但暂时的,它只发生在那些日子里,阴极的tDCS。
“据我们所知,到目前为止,“Shadmehr警告说,“tDCS非常临时的影响,但这并不奇怪,因为没有新的多巴胺细胞正在形成,这是问题的根源。”Nevertheless, he says, "tDCS is a relatively simple, painless and inexpensive intervention that could be developed for home use, a device we are working on. It's possible," he adds, "that the brain would get used to the stimulation -- just as it adjusts to medications -- and also become less responsive over time, but we are hopeful that continued stimulation might improve symptoms."
注:材料可能是长度和内容的编辑。为进一步的信息,请联系引用源。
出版
Salimpour Y,玛丽ZK, Shadmehr R。改变的努力成本在帕金森病非侵入性皮质刺激。神经科学杂志》上,发表2015年9月2日。doi: 10.1523 / jneurosci.1827 - 15.2015
