帕金森患者接收DBS腦功能變化
深部腦刺激術（DBS）通過在腦內特定靶點植入刺激點擊進行高頻電刺激，達到改善帕金森病癥狀的效果，是帕金森病臨床治療的常規手術方法。Takashi等人（2016）對接受了DBS的患者進行了腦皮質激活變化的追蹤，要求患者進行簡單的手部抓握運動，利用fNIRS收集大腦激活變化，結果發現所有患者手術后半球的皮質活動更加活躍。而且對PD患者跟蹤了6個月，結果發現兩個半球的皮質活動變化：在DBS手術之前，基于HbO水平變化的皮質活動在整個研究區域中顯示出幾乎相等的強度。然而，術后運動相關活動更集中于運動皮層。
圖 治療前后激活區域變化
Jutta S.
Mayer等人（2016）對9名經受雙側丘腦基底深部腦刺激的PD患者及8名健康志愿者進行記憶工作時前額皮質激活的追蹤，PD患者分別在DBS和藥物治療均開啟、DBS關閉藥物治療開啟、DBS和藥物均關閉情況下進行。結果發現健康志愿者與DBS和藥物均關閉條件下的患者相比，對照組雙側額葉區域的延遲相關激活明顯更大。
為了評估DBS對WM任務時的皮質效應，作者比較了DBS與藥物治療均開啟和DBS關閉和藥物治療開啟之間的氧合血紅蛋白時間序列。發現DBS開啟中的正面氧合血紅蛋白水平高于DBS關閉時。這一發現也表明DBS刺激后基底神經節向前額葉回路的功能性改變。
圖 不同條件下記憶工作準確率（左）與前額皮質激活（右）的對比
帕金森患者在進行雙重任務時腦功能變化
Freek等人（2016）對14名PD患者在步行的同時進行（1）向前計數，（2）連續減法，以及（3）背誦數字等不同的認知的雙任務時前額皮質激活進行了分析。結果發現平均HbO濃度從開始任務后增加，并在任務執行后的休息期間再次減少。與HbO相比，HbR濃度保持相對穩，只在任務表現期間略微減少。在所有三個雙重步行任務中，均為雙側PFC活動模式。
圖 前額皮質的激活變化，實線代表HbO，虛線為HbR。
Inbal
Maidan等人（2016）對38名健康老年人和68名PD患者進行測試，測試分為3種方式：a.常規步行，b.從給定的數字減3回答并行走（雙任務，DT模式），以及c.在障礙（30cm×20cm×10cm）中行走，使用fNIRS系統測量前額皮質中氧合血紅蛋白（HbO）和脫氧血紅蛋白（HbR）濃度的變化，分析后發現，在健康老年人中，與常規步行相比，DT行走時額葉激活增加，是由于認知活動引起的前額皮質激活上升。而PD患者表現出不同健康人的皮質激活，在PD患者中，HbO水平在雙重任務行走期間沒有顯著增加，但在障礙物行走期間與常規步行相比確實增加。但在DT行走與障礙行走期間無明顯關聯。
圖 皮質激活在3種不同任務中的不同表現，左側健康人，右側PD患者
并且在DT期間的ΔHbO與通常步行之間的比較揭示了健康老年人和PD患者的前額皮質不同的激活模式。在健康的老年人中，與步行相比，DT期間HbO的大量增加恰好反映了步態行走在雙重任務需要的腦部資源低。而在PD的患者中，與步行相比，DT的HbO的小幅增加與步態行走所需要的腦部資源高一致。并且PD患者的在障礙行走中原本的激活就很高，表明占用大腦資源較多。
圖 雙任務時，健康人（A）和PD（B）患者腦部資源的占用，灰色條狀代表變化量，黑色方塊代表初始激活量
帕金森患者在選擇決策時腦功能變化
由于帕金森病人經常出現一些非運動方向的不良癥狀（如病理性賭博
PG），因此Michela等人（2018）對PD患者的對照組（暫無PG表現）與實際患有PG的PD患者和患有PG歷史的PD患者（不再患有PG）進行了測試，患者參與IOWA賭博任務（IGT），他們必須從四個樣子相同的卡牌中選擇金錢獎勵和懲罰金額不同的卡片。通過總共100次試驗并避免損失來最大化利潤，這四個卡牌之間進行選擇但不知道其中兩個是不利的（風險更大，產生即時的大額獎勵，但也有大量的金錢損失，DD）或有利的選擇（特點是小而頻繁的獎勵，但損失較少，AD），使用fNIRS采集任務期間的前額皮質激活，并記錄行為指數（IGT）。對行為（IGT指數）分析顯示，不同組顯示出不同的主效應，PDG的陰性IGT值比PDNG和CG更多，表明了PDG組有腦部損傷，患者顯示出來的行為可以視為PD患者的決策行為功能失調。
圖 行為指數在不同組之間的差別
對前額皮質激活進行了分析，由于HbR的分析沒有顯示出顯著的效果，因此作者僅報告了HbO值的結果。PDG組在任務時的前額皮質激活反應高于PDNG和CG。此外，關于第二種相互作用效應，PDG組在左側PFC比右側PFC顯示出對不利選項（DD）的更高的激活反應。此外，PDNG和CG組在有利選項時激活程度大于不利選項，但不明顯，且整個過程中都是右側PFC激活大于左側。
圖 前額皮質在2種不同選項之間的激活區別
小結
目前， fNIRS由于不會受肢體運動的影響從而可以很好地對帕金森病人在不同任務下的腦功能激活和腦網絡進行追蹤，這將在帕金森疾病的治療評估及幫助病人制定有效的康復方案等方面有巨大應用前景。
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