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1977年,Mundiner首次使用DBS治疗宫颈肌张力障碍,取得了适度的成功[4]。此后,研究了双侧GPI DBS的主要广义和节肌肌张力障碍[12-15]。在2003年,这些努力导致食品药品监督管理局授予对STN和GPI DBS的人道主义设备的豁免,以治疗患有慢性,医学上棘手的肌张力障碍的患者[9,16]。尽管GPI一直是肌张力障碍患者DBS的主要靶标,但在特定情况下,其他靶标,例如腹侧中间核(VIM)和STN也是有效的替代方法[8,17-19]。随着我们对肌张力障碍发病机理的理解发展为基于网络的疾病模型,大量证据支持了几个新目标的实用性[8,20,21]。在这里,我们将基于网络的疾病模型定义为一种条件,在空间不同但相互联系的大脑区域中的病理学或干预会影响相同的现象学,但可能以不同的方式影响。此外,虽然GPI DBS对原发性肌张力蛋白原(例如特发性或遗传性肌张力障碍)可能有效,但其对继发性肌张力障碍(如中风后或迟发性肌张力障碍)的疗效较不可预测,这突显了替代性
肥胖症和 II 型糖尿病等代谢疾病以胰岛素抵抗为特征 1,2。下丘脑弓状核 (ARC) 内的细胞对于调节代谢至关重要,在代谢疾病进展过程中,它们会产生胰岛素抵抗 3–8,但这些机制尚不完全清楚。我们在此研究了一种特殊的硫酸软骨素蛋白聚糖细胞外基质(称为神经元周围网)的作用,它包围着 ARC 神经元。在代谢疾病中,ARC 的神经元周围网会增强和重塑,从而导致胰岛素抵抗和代谢功能障碍。通过酶促或小分子破坏肥胖小鼠的神经元周围网,可改善胰岛素进入大脑,逆转神经元胰岛素抵抗并增强代谢健康。我们的研究结果发现,ARC 细胞外基质重塑是驱动代谢疾病的基本机制。
电动机丘脑在对主要运动皮层的感觉运动信息和项目的整合和调制中起着至关重要的作用。虽然运动皮层的电压功率谱变化已得到充分表征,但运动丘脑中的相应活性,尤其是宽带(有时称为高伽玛),尚不清楚。本研究的目的是表征15名受试者的手动运动中运动丘脑的光谱变化,该受试者接受了清醒的深脑刺激手术,靶向丘脑的腹侧中间核(VIM)核,以使震颤致残。我们分析了串行场电位记录的主体特异性低频振荡(<30 Hz)和宽带功率(以65-115 Hz频段捕获)的功率变化。与以前的研究一致,我们发现随着运动的低频振荡而广泛降低。重要的是,在大多数受试者中,我们还观察到宽带功率的显着增加,主要是在与估计的VIM区域相对应的下部记录位点。一个主题还执行了一个想象中的运动任务,在此任务中,低频振荡能力被抑制。这些电生理学变化可以用作丘脑功能映射,DBS靶向和闭环应用的生物标志物。
脑损伤后的运动功能 Erinn M. Grigsby 1,2,& , Lilly W. Tang 1,3,& , Arianna Damiani 1,4 , Jonathan C. Ho 1,3 , Isabella M. Montanaro 1,4 , Sirisha Nouduri 1,3 , Sara Trant 5 , Theodora Constantine 6 , Gregory M.亚当斯 6 、凯文·弗兰泽斯 2 、布拉德福德·Z·马洪 7,8 、朱莉·A·菲兹 9,10,11,12 、唐纳德·J·克拉蒙德 6 、凯拉·L·斯蒂潘西奇 13 、豪尔赫·A·冈萨雷斯·马丁内斯 6,10,12,14,+ 、埃尔维拉·皮隆迪尼 1,2,4,12,15,+, * 1. 康复匹兹堡大学神经工程实验室,3520 Fifth Avenue,Suite 300,匹兹堡,宾夕法尼亚州,美国,15213 2. 匹兹堡大学物理医学与康复系,3471 Fifth Avenue,Suite 910,匹兹堡,宾夕法尼亚州,美国,15213 3. 匹兹堡大学医学院,3550 Terrace St,匹兹堡,宾夕法尼亚州,美国,15213 4. 匹兹堡大学生物工程系,151 Benedum Hall,匹兹堡,宾夕法尼亚州,美国,15261 5. 匹兹堡大学耳鼻喉科系,宾夕法尼亚州,美国,15213 6. 匹兹堡大学医学中心神经外科系,200 Lothrop Street,Suite b-400,匹兹堡,宾夕法尼亚州,美国,15213 7. 卡内基梅隆大学心理学系,5000 Forbes Avenue,匹兹堡,宾夕法尼亚州,15213 8. 卡内基梅隆大学神经科学研究所,5000 Forbes Avenue,匹兹堡,宾夕法尼亚州,15213 9. 匹兹堡大学交流科学与障碍系,宾夕法尼亚州,美国,15213 10. 匹兹堡大学神经科学系,宾夕法尼亚州,美国,15213 11. 匹兹堡大学心理学系,宾夕法尼亚州,美国,1521 12. 认知神经基础中心,4400 Fifth Avenue,Suite 115,匹兹堡,宾夕法尼亚州,美国,15213 13. 布法罗大学交流障碍与科学系,122卡里大厅,南校区,纽约州布法罗,美国 14214 14. 匹兹堡大学神经生物学系,200 Lothrop Street,房间 E1440,宾夕法尼亚州匹兹堡,美国,15213 15. 匹兹堡大学临床和转化科学研究所 (CTSI),宾夕法尼亚州匹兹堡,美国 15213 & 这些作者贡献相同 + 共同资深作者 * 通讯作者,elvirap@pitt.edu 摘要 说话和吞咽是复杂的运动行为,依赖于来自运动皮层区域输入神经信号的完整性来控制头部和颈部的肌肉。这些神经通路的损伤会导致关键肌肉无力,从而引起构音障碍和吞咽困难,从而造成严重的社会孤立和吸入和窒息的风险。我们在此展示了运动丘脑的深部脑刺激 (DBS) 改善了两名患有构音障碍和吞咽困难的参与者的言语和吞咽功能。首先,我们证明了 DBS 增加了面部运动皮层的兴奋,增强了运动诱发电位,以及 n=10 名神经通路完整的志愿者的口面发音器官的运动范围和速度。然后,我们证明这种增强作用可立即改善因脑损伤而导致中度吞咽困难和严重构音障碍的患者的吞咽功能。在这个受试者和另一个患有轻度构音障碍的受试者中,我们证明DBS可立即改善呼吸、发声、共振和发音控制障碍,从而使言语清晰度在临床上得到显著改善。我们的数据首次提供了人体证据,证明DBS可用于治疗脑损伤患者的吞咽困难和构音障碍。自然清晰的言语需要控制四个子系统:呼吸、发声、共振和发音;同样,吞咽涉及口腔、咽、喉和食道的顺序协调运动,以安全有效地将物质摄入胃中。这些系统的精确和协调激活取决于皮质脊髓束 (CST) 和皮质延髓束 (CBT) 的完整性,皮质脊髓束支配位于胸部、颈部和肩部的呼吸肌,而皮质延髓束则为喉部、腭部、舌部和面部肌肉提供双侧神经支配 1 。由于中风、脑外伤 (TBI)、脑肿瘤或神经退行性疾病而导致的任何一条束中断的皮质下病变会导致面部和口咽肌肉的意志控制无力和缺陷。这可能会导致各种不良的听觉感知语音特征,例如声音中断和质量受损、语音强度降低或声音产生不精确。这些损伤中的任何一种单独或组合都可能会导致面部和口咽肌肉的意志控制能力减弱和缺陷。这可能会导致各种不良的听觉感知语音特征,例如声音中断和质量受损、语音强度降低或声音产生不精确。这些障碍中的任何一种单独或组合都可能会导致面部和口咽肌肉的意志控制能力减弱和缺陷。这可能会导致各种不良的听觉感知语音特征,例如声音中断和质量受损、语音强度降低或声音产生不精确。这些障碍中的任何一种单独或组合都可能
丘脑和大脑皮层之间串扰的抽象异常被认为会导致严重的神经精神疾病,例如癫痫和精神病。CACNA1G基因中的致病变异,它编码富含丘脑的T型电压电压通道Cav3.1的α1G亚基与缺乏,智力残疾和精神分裂症有关,但这些遗传性变异是属于这些元素的人,与这些遗传性变异的疾病相关。在这里,我们开发了丘脑皮质途径的体外人组装模型,以系统地剖析T型钙通道中遗传变异的贡献。我们发现,与癫痫发作相关的CACNA1G变体(M1531V)导致人丘脑神经元中T型电流的变化,以及丘脑和皮质神经元在丘脑 - 皮质组件中的丘脑和皮质神经元的相关性。相反,与精神分裂症风险有关的CACNA1G损失导致异常的丘脑皮层连通性,这与自发性丘脑活性增加和异常的丘脑轴突预测有关。总的来说,这些结果说明了器官和组装系统在细胞和电路水平上询问人类遗传疾病风险变异的实用性。
图 2. 针对健康对照 (HC) 训练的 EBM 模型的全局解释。(A) 按前 15 个最具预测性的特征的平均绝对得分降序排列的特征重要性。(B) 左、右丘脑及其核的解剖示意图。橙色表示全局解释中发现的 15 个最重要的核。
镰状细胞贫血和β-丘脑贫血镰状细胞疾病是由同义突变引起的,该突变在β-糖蛋白亚基中与谷氨酸交换了谷氨酸。4该突变的纯合遗传导致疾病表型,而杂合载体不表现出临床疾病症状。杂合载体也称为具有镰状细胞性状。4这种氨基酸取代会导致红细胞中脱氧的血红蛋白刚性聚合物,最终形成了经典的镰状形态。2镰状红细胞遮住了微脉管系统,导致组织缺氧,梗塞和慢性溶血性贫血。4因此,镰状细胞贫血呈现出异质的临床表现范围,包括疼痛,中风,血管闭塞发作,多器官损伤,生活质量降低和寿命缩短。2,4
下丘脑 - 垂体 - 肾上腺(HPA)轴在人体对压力的反应中起着关键作用,策划了糖皮质激素的释放。在慢性场景中,这些糖皮质激素有助于各种神经系统疾病,包括阿尔茨海默氏病(AD)和抑郁症。此摘要探讨了HPA轴失调将压力诱导的途径与AD发病机理和随后抑郁症联系起来的潜在机制。慢性应激会触发延长的HPA轴激活,从而导致皮质醇水平升高,从而导致海马萎缩,突触功能障碍和神经炎症,被公认为是AD的关键病理特征。这些改变会损害认知功能,并可能加剧淀粉样蛋白斑块形成和tau高磷酸化,AD的标志。同时,持续的皮质醇升高会影响前额叶皮层和边缘结构,导致抑郁症状。慢性应激,HPA轴失调和神经炎症之间的相互作用对于理解AD和抑郁症的合并症至关重要。揭示这些机制提供了旨在调节HPA轴并减少压力引起的神经变性的潜在治疗靶标的见解,为管理AD和抑郁症提供了双重好处。进一步的研究对于阐明精确的分子途径和制定有效的干预措施至关重要,以减轻慢性应激对脑健康的影响。
