Temporal Interference Stimulation Alleviates Motor Deficits in MPTP-Induced Parkinson’s Disease Mice via Modulation of Striatal Synaptic Plasticity

帕金森病是一种逐渐侵蚀大脑控制运动能力的疾病，使患者出现震颤、僵硬以及行走启动困难等症状。这一问题的核心在于大脑中一个被称为黑质的特定区域，在那里，产生一种被称为多巴胺的化学信使的神经细胞开始死亡。由于缺乏足够的多巴胺，大脑的运动中心（特别是被称为纹状体的区域）失去了发送清晰信号的能力。几十年来，医生一直通过补充缺失的化学物质或使用电极电刺激深层脑结构来治疗这种疾病，但这些方法往往存在局限性或副作用。科学家们现在正在探索一种更新的、非侵入性的方式，无需手术即可触及这些深层脑区，该技术涉及通过头皮发送两股高频电流。这些电流穿过大脑并相互作用，在深处产生一种温和的、有节奏的脉冲，从而在不干扰中间组织的情况下针对特定位置进行作用。目前的大问题在于，这种方法是否真的能帮助修复受帕金森病影响的大脑受损电路，以及它是如何在分子水平上发挥作用的。

上海体育大学的一个研究小组致力于通过在接受了模拟帕金森病脑损伤化学处理的小鼠身上测试该方法来回答这个问题。他们专注于大脑协调运动的核心枢纽——纹状体，并进行了为期七天的电刺激。在治疗开始前，小鼠表现出明显的运动障碍：它们爬下杆子的速度缓慢，在窄梁上平衡困难，且握力较弱。在仅一次刺激后，小鼠就开始表现出改善。到一周结束时，它们的动作变得更加流畅和协调。它们通过平衡梁的速度更快，脚滑动的次数更少，而且爬下杆子的速度和信心已达到了与对照组观察到的水平相当的程度。甚至连它们悬挂在铁丝上的能力（一项测试肌肉力量的测试）也比未受治疗的患病小鼠有了显著提升。研究人员证实，电流确实击中了正确的目标；他们发现纹状体中的活动标记物激增，而大脑表层则基本不受影响，这证明了该技术可以在不扰动器官其余部分的情况下，将能量聚焦于深层内部。

为了理解小鼠为何好转，科学家们观察了接受治疗动物的大脑内部。他们发现，这种刺激与产生多巴胺的神经细胞标记物的保存或恢复有关，而在未受治疗的患病小鼠中，这些细胞正在死亡。更重要的是，他们发现该治疗有助于恢复大脑“聆听”剩余多巴胺的能力。在健康的大脑中，多巴胺通过与神经细胞上的特定受体结合起作用，就像钥匙插入锁中一样，告诉它们移动或停止。在患病的大脑中，这些“锁”损坏或缺失了。刺激似乎修复了它们，增加了这些受体的数量，使大脑能够再次对自身的化学信号做出反应。这种恢复并不局限于多巴胺。研究人员还检查了帮助神经细胞使用另一种化学物质——谷氨酸进行通信的蛋白质。在未受治疗的小鼠中，这些通信蛋白质是紊乱且失衡的。治疗有助于重新组织它们，使分子机制回到支持健康信号传递的状态。

该研究更进一步，通过同时分析数千种蛋白质来观察变化的宏观全貌。他们发现，治疗触发了构成“突触后致密区”蛋白质的协调转变，这是一个位于神经连接接收端的复杂结构，充当着信号的对接站。在接受治疗的小鼠中，这个对接站经历了协调的重塑，其中关键组分（如 PSD95）得到了部分恢复，此外还有其他有助于锚定受体和传输信号的蛋白质。这表明，这种刺激不仅仅是简单地开启或关闭大脑，而是有助于重新组织神经细胞之间连接的物理结构。虽然研究人员指出，他们的发现是基于小鼠模型，且人类帕金森病的完整复杂过程需要多年时间才会发展，但这些结果提供了一个坚实的基础。它们表明，这种非侵入性的电学技术可以触及深层脑目标，改善运动，并触发一系列分子层面的修复，从而恢复大脑自然的通信能力。这项工作为这种简单的电脉冲未来如何帮助重构活体大脑受损电路提供了一个充满希望的前景。