Brain综述：跨时空分辨率的DBS神经生理机制

摘要：脑深部刺激是一种神经调节疗法，用于控制帕金森病和其他神经和精神疾病的症状。电极长期植入与疾病相关的大脑区域，脉冲电刺激递送旨在恢复神经回路功能。然而，在对深部脑刺激引起的神经回路改变的全面理解之前，人们对这种临床治疗的应用和扩展产生了广泛的兴趣。多年来，出现了各种形式的神经生理学证据，证明了大脑活动在时空分辨率上的变化，从单个神经元到局部场电位，再到全脑皮质网络效应。尽管这些研究成果丰硕，但往往会导致对单一假定机制的争论。在这篇更新中，我们的目标是产生一个互补而不是相互排斥的神经生理效应的综合解释，以得出深部脑刺激机制的一个可概括的概念。特别是，我们对历史上最常见的相互竞争的理论进行了批判性的回顾，对动物和人类神经生理学研究的最新文献进行了讨论，并综合了深部脑刺激在观察尺度上的突触和网络效应，包括微观、中观和宏观尺度的电路改变。

1. 引言

脑深部刺激(DBS)是一种神经外科治疗方法，使用植入电极和脉冲电刺激(图1A)来治疗帕金森病和其他神经和精神疾病患者。最近的研究提供了重要的人们对DBS的神经生理作用有了更深入的了解，但希望找到一种单一的作用机制，往往会导致对最相关发现的竞争和矛盾的主张。关于DBS的因果治疗机制还没有统一的理论得到专家的共识，现在人们认识到其广泛的影响是多因素的。

全面介绍DBS神经生理机制的研究现状，重点关注运动障碍。为了剖析DBS的效果，我们必须考虑到受到刺激的神经回路。在帕金森病中，多巴胺能神经支配的丧失导致基底神经节直接和间接通路的活性失衡(图1)，产生丘脑皮质运动网络的过度抑制和皮质-基底-神经节-丘脑-皮质回路的全局网络状态改变的帕金森病DBS的主要靶点是据称过度活跃的丘脑下核(STN)，它与分布的皮层和皮层下网络表现出广泛的单突触和多突触连接(图1B)。除了STN突触连接的调节外，DBS在这些网络的多个(如果不是全部)节点中导致平行效应(图1C)我们的目标是提供一个互补的综合说明，而不是相互排斥的，神经生理效应，以得出一个概括的DBS机制概念。特别地，我们提供了一个批判性的评论DBS机制最常见的竞争理论，对人类神经生理学研究的最新文献的讨论，以及DBS在观察尺度上的突触和网络效应的综合，包括微观，中观和宏观尺度的电路改变。

2. 关于DBS机制的常见假设

2.1 局部抑制

第一个关于脑起搏器电刺激治疗运动障碍效果的研究来自于对基底神经节核进行立体定向消融的患者的病例系列。立体定向射频消融内苍白球(GPi)和STN可减轻帕金森病的运动体征;目前，通过使用磁共振引导的聚焦超声在不打开颅骨的情况下对病变进行手术的机会，这一手术正在复苏。在人类和动物研究中，DBS对苍白和丘脑下病变的临床效果相当，这导致了DBS导致神经靶群可逆的功能性神经传递障碍的初步假设一项对帕金森病患者的早期研究表明，术中向STN显微注射利多卡因(局部麻醉剂)或muscimol (GABA激动剂)可在局部抑制神经元放电的同时迅速逆转帕金森症状这些急性术中效果与高频STN-DBS在这些患者中的后续治疗效果相似。除了帕金森病中的STN外，局部活动的抑制也被认为是脑白质和丘脑DBS的主要机制。体细胞放电的抑制被假设是由gaba能激活、突触抑制或去极化阻断所介导的DBS对下游皮层下核的远期影响在患者中不容易获得，因为在结构连接的大脑区域的神经生理记录将需要额外的立体定向轨迹，超出治疗目标。然而，除了对DBS患者皮质网络效应的全面描述(在“宏观电路效应”部分进行了总结)之外，大量的计算模型和临床前动物研究都集中在正侧和反侧轴突激活的潜在远端神经调节上。这些研究发现，DBS效应往往比预期的更复杂(图1C)，这让人对局部抑制假说产生了怀疑。

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图1

2.2 信息病变

在接受1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氢吡啶(MPTP)治疗的非人类灵长类动物中，据报道，短时间的丘脑下高频刺激(HFS)增加了白质放电，这与STN-DBS抑制所有突触连接(在这种情况下，是白质的谷氨酸能兴奋)的假设不一致同样，短时间的白丘脑DBS导致丘脑神经元放电减少。虽然DBS似乎减少了体细胞放电(局部抑制假说)，但这些研究表明，传出轴突及其突触终端实际上可能被DBS脉冲可靠地激活。在最近的神经生理学研究中，这种复杂性归因于短期突触可塑性的突触特异性动力学，传入和传出突触可以具有独特的功能特性(例如，弹性突触与脆弱突触的传递保密性)。最近的研究表明，局部和反向放电可以在短期内增加，但在较长时间的刺激后被抑制，因此，高频DBS可能无法长期维持与临床有效刺激相关的高激活率体外研究进一步支持了这一点，研究报告称丘脑皮质轴突的HFS可以通过短期突触传递失败导致传出层神经元放电的快速s型减少。

2.3 逆向的激活

一系列啮齿类动物研究表明，运动皮层的反节律激活可能在动物模型中产生抗帕金森效应方面起着特别重要的作用。在有创和无创电生理患者中也有低潜伏期反生理诱发电位的报道。然而，一项重要的非人类灵长类动物报告质疑了大脑皮层反节律激活在DBS临床效果中的因果或机制作用，该报告表明，随着时间的推移，大脑皮层反节律激活是不稳定的，可以转变为突触抑制，并且只在治疗有效的STN而不是GPi刺激期间出现。考虑到STN和GPi DBS都能有效缓解帕金森病的运动体征，这些发现很难与皮层反行为激活在帕金森病临床治疗中的重要作用相结合。值得注意的是，GPi-DBS的短潜伏期皮层诱发反应已被报道，但归因于皮质脊髓束的直接刺激，而不是特定的皮质下通路，而GPi-DBS期间的长潜伏期皮层诱发反应被认为反映了前馈/下游基底-神经节-丘脑-皮层网络的相互作用，而不是皮质-基底神经节纤维的直接反向激活。此外，一项研究表明，直接运动皮质刺激的效果可以改善特发性震颤患者的运动体征，而不是帕金森病，而其他研究表明，帕金森病患者的症状只有适度缓解或在帕金森病非人类灵长类动物模型中有短暂的有益效果。

2.4 动作电位碰撞和轴突侵袭

还必须考虑到轴突投射可能是多突触的，轴突分支终止于不同的神经目标。因此，除了通过动作电位碰撞(通过动作电位向体细胞的反向传播)“干扰”传入信息外，轴突的激活还可能“侵入”传入和传出投射的轴突分支，导致不同末端位置的神经递质释放(总结于图1B)。例如，STN-DBS脉冲可以在皮质-丘脑下纤维上产生动作电位，该动作电位可以沿轴突反向传播到皮层神经元“a”的体细胞;但是，如果“A”的轴突也分支去支配皮层神经元“B”(即多突触连接)，那么A-B突触可以通过“入侵”轴突而激活侧支投影(见图1B插入图)这种侵入原理也适用于皮质下回路，导致更复杂的效应，其中STN-DBS脉冲可能同时激发GPi或网状黑质(SNr;通过STN传出轴突激活)和抑制GPi或SNr。

2.5 来自光遗传学研究的不同见解

光遗传学是一种强大的神经科学工具，它允许以前所未有的毫秒精度在体内操纵神经元回路，使啮齿类动物潜在DBS效应的机制研究成为可能2009年，Gradinaru等人发表了一篇开创性的报告，指出在帕金森病急性6-OHDA小鼠模型中，皮质-丘脑下超直接通路轴突的光遗传学激活对于治疗效果是必要的，而直接抑制局部STN神经元则不是。然而，超直接通路的刺激并没有完全与STN放电的抑制/抑制分离(如图5所示)。这可能是激活兴奋性超直接通路和抑制性间接通路投射的结果，或者可能是兴奋性皮质-丘脑下输入失活/抑制的结果。不过，更精致的通道是紫红。sins支持超直接通路轴突在帕金森病小鼠模型中的治疗作用。然而，更详细的行为分析(自发行为测试，而不是安非他明激发)也显示了STN的直接有益作用，使用与Gradinaru等人相同的视蛋白。同样，下一代超快视蛋白提供的证据表明，STN神经元的光遗传刺激导致双向神经元反应(53%的STN神经元显示放电率增加，而32%的人表现出减少)实际上也可以改善啮齿动物的帕金森症状。此外，GPe的光遗传学干预已经在帕金森啮齿动物中产生了持久的运动恢复，通过刺激表达parvalbumin的GPe细胞亚群，这些细胞更好地投射到STN。因此，这些研究提供了证据，证明间接途径的激活白球-丘脑下投射也可能具有治疗潜力。

2.6 结论:复杂和多方面

最终，DBS引发的机制一直被认为是复杂和多样的。这些效应是参数依赖的，是位点特异性的，是突触特异性的，甚至更多。未来研究更长时间内的神经效应，同时记录多个结构和/或功能相连的区域，以及相关的临床信息，将对我们对潜在的大脑网络相互作用的理解产生重大影响虽然光遗传学提供了对DBS机制的电路水平调查的有力手段，但这些研究的结果同样产生了不同的见解，而且重要的是要考虑到这些研究在转化价值上的局限性，这是由于在人类中进一步验证所需的侵入性和操作水平。因此，本文的其余部分主要集中在DBS患者术中和围术期神经生理学研究中获得的最新机制见解。

3. 微尺度电路效应:单个神经元和突触活动的调制

基于先前的建模研究，最近开发了一个集成的计算框架，能够再现在不同刺激频率下刺激诱导人类STN,52,53 SNr53和丘脑腹侧中间核局部神经元放电率变化的实验结果。该框架表明，单个DBS脉冲同时激活所有传入轴突的突触前末端，最终终止于目标结构。由此产生的神经元反应依赖于聚集在目标部位的兴奋性和抑制性传入输入的相对分布(图2A)。这些神经元对单个刺激的反应进一步嵌入到短期突触可塑性模型中，该模型用于根据刺激频率调节连续传入输入激活的突触传递保真度。因此，该综合模型考虑了神经解剖学(局部微电路)和神经生理学(短期可塑性)特性，以重现对DBS的部位特异性和频率依赖性反应。

以谷氨酸兴奋性输入为主的靶标，个体刺激导致突触后去极化，并由此产生刺激锁定的动作电位。在以gaba能输入为主的刺激目标中，单个DBS脉冲会导致净超极化和目标神经元放电的刺激锁定抑制。STN的谷氨酸能分布更为均衡(即超直接通路)和GABAergic(即间接通路)输入，与信噪比或GPi相比，导致较弱的净抑制反应。这些单脉冲现象(诱发场和相关的单神经元反应)如图2B所示。在HFS的情况下，经验数据表明STN、SNr和GPi神经元受到抑制，而Vim神经元最初被激发，随后神经元放电迅速衰减(图2C)。在模型中，这是通过以频率依赖的方式调节连续突触后激活的强度来解释的，这是短期突触可塑性的基础(即在重复刺激期间突触效能的短暂/可逆变化)。也就是说，突触抑制可以解释HFS期间突触效能的丧失，这可能是由突触前神经递质囊泡的耗竭、囊泡释放动力学的改变和/或突触前钙的减少引起的然而，虽然该模型可以模拟传入电流(兴奋性和抑制性)的非选择性突触抑制对神经元放电的抑制，但最近有人提出，不同突触类型对短期突触动力学的调节是不同的。在啮齿类动物STN切片中，DBS样细胞外HFS快速可靠地抑制兴奋性皮质-丘脑下突触电流;然而，抑制GPe-STN突触传递的功效在最初减弱后，随着时间的推移保持不变抑制性突触传递到STN的这种弹性现在也在帕金森病患者中得到证实重要的是，这项新的实证工作强调了突触抑制易感性的差异不是神经递质特异性的，而是突触特异性的。

向STN的传递(由GPe介导)在丘脑下HFS期间得到部分维持，抑制性突触向信噪比的传递(主要由纹状体介导)被信噪比HFS迅速抑制。在信噪比HFS期间，抑制性突触保真度的强烈抑制导致在信噪比中自发神经元放电在几秒钟后恢复，与STN HFS中看到的持续抑制相比(图2C)。最终，现在可以从经验上支持DBS的效果是解剖学依赖的和突触特异性的;将明确的机制细节添加到其他不明确的复杂性声明中。当考虑到这些细微差别(哪些突触参与其中以及它们的行为方式)时，就有可能设想出一个关于DBS如何调节神经元活动的可推广的理论。机制研究证明了DBS51的目标和回路特异性效应进一步强调，它可能比预期的细胞外刺激实现更有选择性的神经活动控制，特别是当策略性地利用神经生理学读数来滴定刺激位置和参数设置。因此，在开发新的和新兴的DBS模式和适应症时，应该考虑这种功能读数。最后，虽然STN和Vim的局部神经元抑制已被认为与运动障碍患者的临床症状缓解有关，这些研究并没有排除更广泛的网络水平效应的临床重要性。为此，从机制的角度来看，上述理论框架可以扩展，以捕获结构连接靶点同时诱发的(突触特异性)上行和下游反应(图1B和C)。然而，局部与远端对临床益处的影响的不可避免的因果关系是一个持续的研究兴趣领域。下面几节将重点讨论刺激目标神经元所引起的影响之外的机制见解。

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图2 DBS的微观效应。深部脑刺激(DBS)的局部神经元效应被认为是由传入输入的激活所控制的。(A)在丘脑腹侧中间核(Vim)中，绝大多数的输入是来自齿状丘脑束的谷氨酸能，还有一些来自丘脑网状核的gaba能传入。(B)激活的gaba能与谷氨酸能传入纤维的平衡定义了对单脉冲刺激的净反应，在Vim中产生强烈的兴奋，在STN中产生弱的净抑制反应，在GPi和SNr中产生强烈的抑制。(C)在Vim中，高频刺激(HFS)产生最初的放电增加，随后是放电抑制，当施加更高的刺激频率时，这种抑制更强;假设是突触抑制的结果。

4. 中尺度电路效应:振荡局部场电位活动的调制

除了放电模式之外，从DBS电极获取颅内场电位已经定义了对疾病和症状特异性病理振荡模式的研究局部场电位(LFP)是突触前跨膜电压波动、离子通量和局部动作电位放电的总和因此，使用LFP，可以记录同步的神经群活动，这些活动可能反映了直接在目标区域内围绕DBS电极的数千个神经元的突触前和突触后电流。β频带(13-35 Hz)振荡功率的增加被证明与帕金森低多巴胺能状态有关，在STN和GPi中都是如此，这些振荡的振幅被证明与多巴胺能关闭状态下帕金森运动体征的严重程度有关。DBS被证明可以引起这种病理活动模式的局部抑制(图3B)，抑制的量与症状缓解的程度相关因此，这些观察结果提出了脑起搏器通过调制振荡模式起作用的假设。虽然这导致了关于单个神经元“放电率”与LFP总体水平“振荡”变化作为帕金森病和DBS的假定生理特征的重要性的争论，但累积的证据实际上支持这两种现象的互补和综合性质特别是，持续的LFP振荡是按相位编码的STN中锁定的单个神经元突发放电模式以相同的频率发生，与LFP振荡相似，α和β频段的暂停突发放电模式与帕金森病的运动体征严重程度相关因此，抑制β节律性和夸张的神经元放电可以齐头并进，因为这些现象很可能在不同的时空分辨率下是彼此的表现虽然振荡现象的确切相关性仍然存在争议，帕金森病中β活性的存在及其通过DBS的抑制是一个高度可靠和可重复的发现。最近的证据表明，长时间的- LFP功率升高(> 900 ms)对帕金森病尤其有害。相反，回顾性研究显示抗帕金森药物和适应性闭环DBS可缩短延长的β发作，这意味着短时间的β发作可能更具有生理性质。

除了抑制病理性β活性外，最近还描述了一种新的刺激诱发LFP标记物，称为诱发共振神经活动(ERNA)。在每个DBS脉冲之后，可以看到一个瞬态诱发现象，在130 Hz刺激期间的7 ms刺激间隔窗口中通常包含两个正向峰，并且在刺激停止后的短时间内仍然可以观察到。ERNA被认为是GPe和stn之间抑制性-兴奋性相互连接的结果。现在，在术中微电极记录的背景下也检测到了ERNA底物，并且已经证实，刺激间波形的每个峰都与暂时锁定的神经元抑制有关（图3B），ERNA的大小与抑制的效力正相关。

从机制上讲，假设第一个ERNA峰是激活STN传入输入的净抑制反应的结果，而共振峰是STN传出同时激活的结果，激发GPe，导致对STN的反馈抑制(图3B(ii))。虽然这一理论依赖于GPe传入突触保持高激活率的独特能力，同样也需要适用于STN传出突触。为此，确实有研究表明，STN HFS导致GPe发射的持续上调，尽管在一个缓慢的时间过程中衰减连接这些见解，现在可以证实，STN中神经元活动的模式刺激间抑制（图3B(ii)）。几乎与GPe中神经元活动的模式刺激间兴奋同时发生(如图1C所示)，进一步证实了中游回路的互反激活假说。此外，通过使用最近发表的解剖学专家衍生的皮层下纤维图谱，表明STN中的ERNA热点实际上主要与STN和gpe之间的互反纤维的激活有关。最近，在GPi-DBS期间，通过DBS电极的宏观接触也记录了ERNA的观察结果，并且这些观察结果也在术中得到了证实（图3B(iii)）。由于各种研究表明，STN和GPi-DBS的ERNA振幅范围具有治疗益处，因此ERNA可能代表了一种收敛的皮质下机制特征，由持续的gpe介导的抑制精心安排，这能够解释这两种干预措施的共同功效。鉴于超直接通路激活不能解释共同的功效，因此，ERNA可能对基底-神经节-丘脑-皮质网络施加下游影响，这可以解释常见的皮质功能性连接体反相关，它将STN-和GPi-DBS的预测功效共同定位于M1区域有趣的是，已经发现ERNA的振幅与β振荡的振幅相关，并且这些特征的出现都归因于相同的中神经网络。因此，这些聚集水平的LFP标记似乎表明，DBS通过gpe介导的抑制(在帕金森氏病中是病理性下调的)的有效性增加，用诱发的高频活动取代了自发的病理活动(即增加的β振荡功率)。

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图3 DBS的中尺度效应。脑深部刺激(DBS)可以同时抑制帕金森病的病理振荡β (13-35 Hz)活动，并引起高频诱发共振神经活动(ERNA)。(A)时间-频率图显示了帕金森患者服用OFF药物的LFP记录中，丘脑下β振荡功率随着DBS刺激幅度的增加而变化。(B) ERNA波形可观察到(i)每次高频脉冲后(刺激期间波形面板中蓝色向下箭头)。即使在关闭刺激后共振也会衰减(刺激后的绿色向下箭头)。在较高的刺激强度下，随着β活性的抑制，ERNA的振幅增加。下图展示了术中(ii)丘脑下核(STN)和(iii)白球内(GPi)在100hz刺激下的ERNA波形和刺激周围尖峰放电直方图，以及可以解释ERNA出现的假设回路激活谱。在STN中，每一种刺激都会在STN中产生净抑制反应，并同时激发外苍白球，从而在STN中产生反馈抑制。通过入侵/激活侧支投射和STN-GPe相互连接的轴突，GPi ERNA也有同样的假设。因此，每个ERNA波形峰都可能是通过GPe抑制输入的底物。一个重要的注意事项是，STN中的尖峰放电模式只有在使用阈下刺激幅度时才能实现，这不会导致神经元放电的完全抑制。临床相关强度的高频刺激(HFS)会导致放电完全抑制和大振幅ERNA波形的激发。在GPi中，纹状体gaba能输入抑制后，当spike放电再次出现时，模式放电似乎就会显现出来，这可能揭示了抑制兴奋的GPe-STN竞争，这可能导致如图1C所示的混合反应。这一现象目前正由作者进一步研究。右上方的插入图总结了刺激强度对β和ERNA振幅的差异调节，并进一步强调了ERNA在非快速眼动睡眠期间作为闭环标记物的额外潜在用途，在此期间β振荡被减弱。

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图4 DBS的宏观效应。除了局部水平的神经生理回路改变(即目标结构的皮层下功能改变)外，脑深部刺激(DBS)对全脑区域间网络也有影响。电路中单个节点的调制可能会导致所有电路连接的状态变化。这在一定程度上可以通过局部轴突激活来实现(左下)，如(A)皮层短潜伏期刺激诱导的诱发电位所证明的那样，其中网络参与的强度(诱发电位振幅)可能反映了治疗环境中达到的抗帕金森病疗效。此外，除了抑制皮层下的β振荡。(B) DBS可以抑制感觉运动皮层网络中的β能量。在帕金森病中，这种偶联在病理上是升高的。尽管有这样的发现，皮质回路的直接反行激活被认为不能证实GPi-DBs的临床疗效。(D)因此，功能连通性的空间重叠，将STN-和GPi-DBS的预测效果共同定位于M1区域，可能代表了下游基底-神经节-丘脑-皮层网络效应的较慢时间尺度功能读取，这可能是由STN-和GPi-DBS(即ERNA)实现的gpe介导的皮质下网络激活谱所产生的。

5. 宏观电路效应:分布式神经生理网络的调节

除了皮层下结构的颅内记录外，在DBS期间还可以记录更广泛的网络水平的皮层活动(图4)。为此，研究表明，β活性的抑制不仅可以在靶核中观察到，也可以在远端皮层感觉运动网络中观察到，利用脑电图、脑磁图和皮质电图进行了几项研究(ECoG)已经独立地重复了皮层β在帕金森病中由STN-DBS调节的发现。除了β抑制外，研究还进一步表明，在DBS反应中可以观察到更复杂的神经生理现象。也就是说，ECoG和EEG研究表明，皮层β - γ交频耦合在帕金森病中增加，并被DBS抑制。此外，据报道，皮层宽带活动与β振荡的特定阶段相耦合。

本身波形形状的改变。逐周期波形研究表明，特别尖锐的信号偏转更短，因此在DBS期间不太可能嵌套宽带信号。因此，帕金森病β振荡波谷和波峰的锐度不对称性增加在DBS治疗期间被平滑。事实上，在帕金森运动皮层中可以分离出β振荡中的特别剧烈的单周期放电，并与低多巴胺能关闭状态相关。最近，在接受STN-DBS的帕金森病患者中，也使用ECoG和eeg描述了交叉频率耦合的改变。在DBS期间可以观察到精细调谐的皮质伽马与刺激频率和低谐波的耦合，这可能揭示了症状缓解的潜在机制。这些效应被假设为神经群对皮层(运动皮层、辅助运动区、运动前皮层)和皮层下(STN和小脑)网络区域所描述的刺激频率的动态携带机制的结果。特别是，威尔逊-考恩模型(通常使用的具有局部互易兴奋-抑制网络连接的平均场计算模型)的实现能够复制这些伽马带动反应，然而，经验神经元/突触基础尚未建立，尽管这些观察结果可能让人想起ERNA的机制基础。

网络水平的研究表明，电路中一个节点的调制可以导致同一网络中其他节点记录的不同的神经生理改变。但是，除了局部皮层下或皮层振荡活动的变化之外，神经生理学还允许对功能性振荡连通性进行研究。最全面的解释是在一项使用MEG-LFP联合记录帕金森病的丘脑下DBS研究中报道的，在DBS过程中，研究表明，β -频带相干性(两个记录之间相位和功率频率相关的测量)可以被DBS抑制，这种效应定位于与辅助运动区(SMA)重叠的内侧额叶皮质除了同步性，振荡网络也可以研究信息流的方向性，例如使用基于格兰杰因果关系的度量。在帕金森氏病患者中，丘脑下β活动被假设是由皮层驱动的。最近的多模态研究124(结合MEG、LFP和计算模型)表明，皮层高频β振荡(20-35 Hz)被传播到STN，随后通过STN- gpe网络的相互连接转换为更病态的低频(13-20 Hz)节律。这种现象在低多巴胺能状态下可能会加剧。重要的是，虽然DBS调节皮层和STN之间的同步，但它不会改变该网络遵循超直接通路的神经解剖/轴突方向的方向性。

最后，通过最近的功能连接组研究(基于功能核磁共振成像的电路激活特征的研究)，大脑回路的广泛变化已被证明汇聚在一个共同的网络上，可以显著预测治疗成功;特别强调皮层下目标(STN和GPi)和初级运动皮层之间的功能反相关。实现这一最佳网络结构实际上可以导致神经回路功能的恢复，与年龄匹配的健康对照非常相似，这代表了DBS作为一种神经调节干预的最终目标。

6. 结论

DBS的效果取决于治疗靶点和特定的突触，这些突触存在于被刺激脉冲参与的电场附近。gaba能与谷氨酸能传入输入的分布可能决定了神经元对单个脉冲的反应(即选择性兴奋与抑制)，参与突触的独特功能特性似乎控制了高频刺激下的反应。在STN- dbs的情况下，HFS似乎抑制/消除了皮层对STN的兴奋性影响，同时促进/持续引发gpe介导的抑制。58,60皮质输入的抑制可以解释病理性β频率振荡衰减的总体观察结果，这种衰减被假设依赖于皮层通过超直接通路投射对STN的影响。相反，gpe介导的抑制(即ERNA)的持续超谐波携带可能被证明是一种重要的治疗机制。为此，可能是皮层下的改变引起了更广泛的下游基底-神经节-丘脑-皮层网络水平的变化，这些变化在功能上将STN和GPi-DBS的预测功效共同定位于M1区域。同时，皮层-丘脑下超直接通路的侵入可能解释了STN-DBS在帕金森病中实现的更快的时间尺度功能读数，例如过度振荡功率的破坏和皮质-皮质偶联。

参考文献：Neurophysiological mechanisms of deep brain stimulation across spatiotemporal resolutions.