Neuroscience Bulletin 2021年第12期封面文章│经颅磁刺激（TMS）精准调控的研究进展
经颅磁刺激（TMS）是一种非侵入式神经调控技术，具有副作用小，调控靶区空间选择性高等优点，广泛应用于神经和精神疾病的诊断和治疗。因其无痛、非创伤的物理特性，可以帮助实现人类大脑功能及高级认知功能的探索研究。随着技术的不断发展，TMS已经成为重度抑郁症临床治疗的主流无创调控技术，并在临床精神病、神经疾病及康复领域获得越来越多的认可。
研究证实，在进行TMS调控时，TMS能够引起神经元快速去极化并改变调控靶区的皮层兴奋性，产生局部脑区调控效应。虽然刺激靶区通常是单个大脑区域，但TMS效应可以通过分布式网络将局部效应传播至远端，产生远端调控效应，如图1。由于神经和精神疾病可以概念化为神经网络的疾病，而不是大脑区域的疾病，因此TMS能够将局部效应传播到远端区域的能力在诊断和治疗应用中非常重要。
图1 TMS圆形和“8”字形线圈的调控效果。A 圆形线圈的调控效果具有更高的穿透力，但激活脑区不聚集。B “8”字形线圈的调控效果更集中，但穿透力有限。C TMS效应包括调控脑区的局部效应和随网络传播度的远端效应。
在设计临床或研究应用的精确TMS调控策略时，需要准确且有效地检测TMS调控效应。与TMS联合使用的神经成像技术，如图2所示，包括脑电图（EEG）、功能近红外光谱（fNIRS）、功能磁共振成像（fMRI）和正电子发射断层扫描（PET），为检测TMS在线（刺激中）或离线（刺激后）调控效应提供了可行性。与TMS结合的神经成像技术不仅可以探测在TMS调控期间受影响的大脑区域，而且通过精确地定位受损的皮质或神经回路可以实现更有效的TMS重塑和调控作用。
图2 不同TMS调控模式和探测TMS调控效应的神经成像技术所对应的时间和空间分辨率。不同的神经成像技术有助于评估TMS调控的在线或离线响应。
基于神经网络连通性的靶向治疗方法在TMS治疗抑郁症中的潜在价值已经被证实，但由于治疗过程非常复杂，难以确定最佳刺激靶点和线圈位置以获得最佳治疗效果。此外，除了抑郁症以外，对其他神经和精神疾病的治疗效果尚未达到共识。研究精准TMS调控策略可能是提高治疗效果的可行方案。
现有的TMS调控方案研究主要通过设计TMS线圈的几何模型，改进导航系统，优化线圈位置，以及提供新的刺激大脑靶点。然而，对于TMS的网络机制和刺激靶点的精确定位这两个最重要的问题的研究还没有深入的讨论。因此，我们回顾了有关TMS精确调控的可能技术的文献，以突出其进展及其局限性，并提出该领域未来的发展方向。未来精准的神经调控策略需要解决三个关键问题：在哪里调控，如何调控，以及什么时候调控，如图3所示。在哪里调控需要确定调控靶区和线圈定位位置，如何调控需要持续并准确定位线圈，而什么时候调控就需要考虑个体间和个体内的脑活动动态变化，确定准确的刺激模式。
图 3 未来的精准神经调控策略需要考虑的关键问题
Zhong G, Yang Z, Jiang T. Precise modulation strategies for transcranial magnetic stimulation: Advances and future directions. Neurosci Bull 2021, 37:1718–1734.
https://link.springer.com/article/10.1007/s12264-021-00781-x
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