脑电图与基底节局部场电位共享的频谱参数区分帕金森病睡眠特异性振荡

背景：在帕金森病中，基底节与皮层节点之间与睡眠相关的振荡动力学可能提示睡眠功能障碍。丘脑底核与人类睡眠回路高度连接，目前是睡眠神经调控的关注靶点。方法：为研究皮层-皮层下相关性活动，我们在19例接受脑深部刺激的帕金森病患者中同步记录了多导睡眠图和丘脑底核局部场电位。我们评估了在多导睡眠图定义的睡眠分期中，丘脑底核局部场电位与脑电图的频谱功率相关性。此外，我们分析了无周期1/f频谱参数（指数和偏移），这些参数已被确定为跨睡眠分期的觉醒标志物。最后，我们在无周期特征上训练分类器，以测试仅1/f结构是否能够从脑电图和丘脑底核局部场电位中恢复PSG定义的睡眠分期。结果：结果揭示了记录模态与睡眠分期之间的显著交互作用。在清醒和快速眼动睡眠期间，丘脑底核局部场电位表现出比头皮脑电图显著更陡的频谱斜率。然而，这种分离随睡眠深度增加而减弱；在N2期斜率更为相似，在N3期发生反转，脑电图变得比局部场电位更陡。跨受试者，无周期成分表现出稳健的状态依赖性和模态差异，丘脑底核局部场电位总体保持更高的指数。仅丘脑底核局部场电位无周期特征对睡眠分期的分类高于偶然水平，且优于头皮脑电图，接近联合模态的上限。结论：这些发现突显了帕金森病中睡眠依赖性神经觉醒调节中不同的皮层下电生理特征。这些见解为针对睡眠功能障碍的侵入性和非侵入性闭环神经调控策略提供了潜在的生物标志物。试验注册：ClinicalTrials.gov标识符：NCT04620551。关键词：基底节、局部场电位、帕金森病、多导睡眠图、睡眠功能障碍。在19例帕金森病和STN-DBS患者中，皮层脑电图和STN LFP的无周期特征在整个多导睡眠图评分的睡眠夜间相互追踪。无周期偏移和斜率区分了清醒与睡眠，而仅STN-LFP特征对睡眠分期的分类准确性与STN-LFP和脑电图联合相当。