《Movement Disorders》：Multimodal Imaging Investigation of the Dentato-Thalamo-Cortical Pathway in Friedreich's Ataxia
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本综述通过多模态磁共振成像（MRI）技术，首次系统揭示了弗里德赖希共济失调（FRDA）患者齿状核-丘脑-皮层（DTC）通路在结构、能量代谢、微观结构完整性和有效连接等方面的综合改变。研究发现双侧齿状核和右侧运动皮层体积萎缩、三磷酸腺苷（ATP）水平降低，丘脑和左侧运动皮层甘油磷酸乙醇胺（GPE）水平升高。扩散张量成像显示DTC通路各向异性分数（FA）降低且与共济失调严重程度（SARA）负相关。动态因果模型（DCM）发现FRDA患者右侧丘脑至左侧齿状核兴奋性连接增强，且与共济失调评分呈U型关系。本研究为DTC通路在FRDA中的病理机制提供了多模态影像学证据，为针对该通路的神经调控干预策略开发提供了新见解。
背景
弗里德赖希共济失调（FRDA）是一种脊髓小脑神经退行性疾病，由frataxin基因内含子1中GAA三核苷酸重复扩增引起。齿状核-丘脑-皮层（DTC）通路作为小脑重要的传出通路，在运动控制中起关键作用，但其在FRDA中的多模态改变尚未系统研究。
方法
研究纳入22名FRDA患者和22名年龄、性别、利手匹配的健康对照。所有参与者接受多模态脑MRI扫描，包括T1加权结构像、静息态功能MRI（rs-fMRI）、扩散加权成像（DWI）和磷磁共振波谱（31P-MRS）。通过基于图谱的分割和基于体素的形态测量学（VBM）分析双侧齿状核、丘脑和运动皮层的体积；利用低频振幅（ALFF）评估局部自发神经活动；31P-MRS检测能量代谢物（如ATP、PCr）和磷脂代谢物（如GPE、GPC）。采用扩散纤维束成像重建DTC通路，并分段提取各向异性分数（FA）等扩散指标；应用动态因果模型（DCM）分析DTC通路中三个节点间的有效连接。统计分析控制年龄和性别后比较组间差异，并探讨影像指标与共济失调评估评分量表（SARA）的相关性。
结果
体积与自发神经活动
FRDA患者双侧齿状核区域和右侧运动皮层体积显著减小（均<0.05），但各区域ALFF值无显著组间差异。
能量磷酸代谢物
FRDA患者双侧齿状核区域和右侧运动皮层ATP水平显著降低（左齿状核：-8.02%，右齿状核：-8.76%，右运动皮层：-3.79%）；双侧丘脑和左侧运动皮层GPE水平显著升高（左丘脑：13.74%，右丘脑：12.66%，左运动皮层：12.72%）。左齿状核ATP水平与SARA评分呈负相关（r = -0.44）。
DTC通路微观结构完整性
FRDA患者双侧DTC通路平均FA显著降低（左：p < 0.001，效应量η2= 0.36；右：p < 0.001，η2= 0.32）。分段分析显示，从齿状核至SCP、SCP本身以及从SCP至丘脑的段落FA降低最为明显。这些段落的FA值与SARA评分呈负相关，尤其从左SCP至右丘脑段落在校正后仍显著相关。
DTC通路有效连接
DCM分析显示，FRDA患者右侧丘脑至左侧齿状核的兴奋性连接增强（后验概率PP = 0.95），左侧丘脑内部自我兴奋性连接减弱（PP = 0.82）。这两项连接改变与SARA评分均呈U型非线性关系。
讨论
本研究首次综合报道了FRDA患者DTC通路在结构、代谢、微观结构和有效连接方面的多模态改变。齿状核的萎缩、ATP降低提示能量代谢障碍，丘脑和运动皮层的GPE升高反映细胞膜磷脂降解加剧。DTC通路FA降低且与临床症状相关，支持病理改变沿通路进行性发展的假说。有效连接的改变提示丘脑在DTC通路功能重组中可能起代偿调节作用，其与症状的U型关系体现了从代偿到失代偿的动态过程。这些发现为理解FRDA的病理生理机制提供了新视角，也为针对DTC通路的神经调控治疗（如经颅直流电刺激tDCS）提供了潜在靶点。
局限性与展望
本研究为横断面设计，样本量较小且仅包括成年早期FRDA患者，未来需要大样本纵向研究验证DTC通路在疾病进展中的变化。31P-MRS空间分辨率有限，部分容积效应可能影响代谢物定量精度。DCM分析基于静息态数据，结合任务态fMRI或非侵入性脑刺激可进一步揭示通路在特定运动控制中的功能变化。
结论
研究通过多模态MRI证实了FRDA患者DTC通路存在从齿状核到丘脑的显著异常，涉及结构萎缩、能量代谢障碍、白质微观结构损伤及有效连接改变。这些发现为开发针对该通路的疾病监测生物标志物和治疗策略提供了重要影像学依据。
