2022年10月23日， Communications Biology 在线发表了来自首都医科大学宣武医院癫痫团队题为“Intracranial direct electrical mapping reveals the functional architecture of the human basal ganglia”的研究论著，该研究基于团队前期的研究工作，借助立体定向脑电图电极置入，运用直接电刺激技术揭示了人类基底节核团功能以及环路不仅局限于感觉运动功能，也涉及了前庭系统、自主神经系统及高级认知功能等，首次提供了人类基底节核团以及相应环路功能多样性的直接证据。

该研究标志着针对全面绘制人类基底节功能图谱迈出了重要的一步，同时该研究为脑环路疾病的非运动症状提供机制方面的解释，并具有发展新颖治疗方式的潜在重要价值。

基底节核团位于大脑中心，存在于所有的脊椎动物中，其基本结构早在5亿年前的七鳃鳗已基本成熟。在人类，基底节核团包括纹状体、苍白球、丘脑下核和黑质等，具有精巧而复杂的功能，通过皮层-丘脑-基底节-皮层环路，调节着人类日常的多种行为，同时也与脑环路疾病之间存在密不可分的关系。

对人类基底节核团功能的初步认识主要源于局灶性基底节核团病变和神经退行性疾病患者的临床表现。通过对非人灵长类动物的生理和解剖观察，GE. Alexander、MR. DeLong及PL. Strick在20世纪80年代提出了基底节核团的五种功能环路模型，提供了基底节核团功能的神经生物学基础，对基底节核团的功能研究具有里程碑意义。基底节核团通过直接、间接及超直接通路参与运动的学习、协调及一系列动作的执行过程。近年来，随着研究方法的不断进步、更新及功能神经影像学研究的兴起，发现了基底节核团一系列新的功能环路，其中包括高级认知及情绪的加工。2021年，Nature 杂志发表了基底节环路的最新研究成果，研究人员发现了啮齿类动物六条平行通过基底节的功能环路。

自19世纪末Robert Bartholow首次应用直接电刺激技术定位人脑功能区以来，直接电刺激被认为是判定脑功能的“金标准”，广泛应用于大脑皮层初级功能及高级功能的划分。然而，由于基底节核团位于大脑深部，常规神经外科手术难以对其进行描绘。运动障碍性疾病进行脑深部电刺激手术过程中对于基底节核团的非运动功能也存在零星报道，但由于手术路径及靶点相对固定，且证据多来自于基底节功能障碍的病人。因此，人类基底节核团的生理功能尚缺乏直接证据。

在该项研究中，利用直接电刺激技术，研究人员揭示了基底节核团功能存在多样性，这种功能多样性包括感觉运动，同时参与了前庭感觉、自主神经系统、语言等高级认知功能。基底节不同功能在核团内部存在空间位置的特异性，同时也反映了基底节功能环路的特异性，这为基底节核团相关脑环路疾病的症状解释提供了新的视角。例如对帕金森氏病存在的感觉功能异常、自主神经功能障碍的中枢起源假说提供了直接证据；对前庭感觉的发现，为解释帕金森氏病患者的步态不稳提供了新思路。

分组电极通过MNI空间BG (ICBM 2009b)，电极配置和刺激参数的示意图（图源自Communications Biology ）

值得注意的是，研究人员发现，基底节核团的直接电刺激引起思维混乱的现象，这表明基底节核团还参与了决策、记忆信息等高级认知功能环路，这也为解释强迫症患者的强迫思维提供了线索。研究人员将以上发现通过基于功能影像学研究meta分析所获得的预测模型进行验证，很多特定功能的空间分布位置并不能被完全预测，本研究的发现进一步弥补了目前对于人类基底节功能认识的不足。

本研究是首都医科大学宣武医院癫痫团队在前期研究工作的进一步拓展（部分研究结果分别于2018年和2020年发表在国际神经病学经典权威期刊Brain和Annals of Neurology）。亓蕾博士研究生和徐翠萍副研究员为本文共同第一作者，赵国光教授、遇涛教授、任连坤教授为共同通讯作者。本研究得到来自于复旦大学脑科学转化研究院舒友生教授团队及北京脑科学与类脑研究中心崔再续研究员的大力支持。

该研究标志着为实现全面绘制人类基底节功能图谱的目标迈出了重要的一步，为揭示了人脑基底节核团功能的多样性提供了直接证据。对于脑环路疾病症状的机制解释提供了新的视角，同时也为包括癫痫和其他运动障碍的脑环路疾病的神经调控治疗，特别是对于非运动症状的改善具有潜在的临床转化应用价值。

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s42003-022-04084-3.

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