IF=5.6 | 揭示AiTBS鎮(zhèn)痛效果：TMS-EEG監(jiān)測(cè)皮層興奮性變化

背景介紹

重復(fù)經(jīng)顱磁刺激(rTMS)通過(guò)調(diào)節(jié)大腦皮質(zhì)的興奮性、影響大腦的局部血流，激活與疼痛減輕有關(guān)的回路以鎮(zhèn)痛。

間歇爆發(fā)性θ波刺激(intermittent theta burst stimulation，iTBS)是一種新的 rTMS 治療形式。從斯坦福神經(jīng)調(diào)控療法(SNT)將Accelerated intermittent theta burst stimulation (AiTBS)引入起，AiTBS已受到廣泛關(guān)注。其作為先進(jìn)的rTMS技術(shù)，通過(guò)在短時(shí)間內(nèi)高頻率施加刺激來(lái)增強(qiáng)治療效果，為神經(jīng)精神疾病的治療提供了新的可能。

技術(shù)亮點(diǎn)

相較于傳統(tǒng)高頻rTMS，AiTBS對(duì)皮層興奮性的影響尚不明確。通過(guò)應(yīng)用TMS-EEG技術(shù)，我們能夠系統(tǒng)地比較在不同時(shí)間點(diǎn)上，AiTBS與10-Hz rTMS對(duì)皮層興奮性的作用，并與傳統(tǒng)的臨床實(shí)踐進(jìn)行對(duì)照。

TMS-EEG能夠評(píng)估局部和分布式的皮層興奮性。TMS誘發(fā)電位（TEPs）激活N45、P60、N100和P180等成分，為我們提供了rTMS后皮層興奮與抑制的直接神經(jīng)生理學(xué)指標(biāo)。

此外，單脈沖TMS誘導(dǎo)的振蕩為我們提供了一種評(píng)估rTMS干預(yù)后皮層反應(yīng)的方法。研究表明，興奮性rTMS（如iTBS或10 Hz刺激）能夠增加theta和gamma波段的振蕩。

實(shí)施方案

受試者分別在四天內(nèi)接受了不同治療，包括10Hz-rTMS，AiTBS-15 (3 iTBS，每個(gè)部分間隔15分鐘)，AiTBS-50 (3 iTBS，每個(gè)部分間隔50分鐘)以及假刺激。這四種治療均包含1800脈沖，但是治療持續(xù)時(shí)長(zhǎng)不同，比如10-Hz rTMS為18分鐘, AiTBS-15為40分鐘（包含間歇時(shí)間30分鐘），AiTBS-50為110分鐘（包含間歇時(shí)間100分鐘）。

在進(jìn)行TMS-EEG記錄時(shí)，單脈沖被傳遞到左側(cè)初級(jí)運(yùn)動(dòng)皮層（M1），該位置是基于“熱點(diǎn)”方法確定的。使用了半網(wǎng)格方法來(lái)調(diào)整線(xiàn)圈位置。

單脈沖TMS的EEG記錄在一間溫度控制、隔音且電磁屏蔽的房間內(nèi)進(jìn)行。使用64通道EEG帽（Brain Products，國(guó)內(nèi)由瀚翔腦科學(xué)獨(dú)家代理）記錄連續(xù)的EEG信號(hào)。

時(shí)頻分析通過(guò)FieldTrip工具箱中的Hanning窗“mtmconvol”方法進(jìn)行。這種分析方法允許研究者探究在特定時(shí)間窗口內(nèi)不同頻率的腦電活動(dòng)的變化。

為了評(píng)估疼痛感知變化、TEP振幅變化以及EEG功率變化之間的大腦行為關(guān)系，進(jìn)行了皮爾遜相關(guān)分析。這種分析方法能夠揭示不同神經(jīng)生理指標(biāo)之間的關(guān)聯(lián)性，幫助研究者理解疼痛感知的變化如何與腦電活動(dòng)的變化相關(guān)聯(lián)。

圖1 實(shí)驗(yàn)流程

研究結(jié)果

研究結(jié)果顯示，與AiTBS-15相比，AiTBS-50和10-Hz rTMS在緩解疼痛方面更為有效。

通過(guò)TMS-EEG發(fā)現(xiàn)，10-Hz rTMS導(dǎo)致左側(cè)運(yùn)動(dòng)皮層的N100振幅減小。N100振幅的減小表明興奮性刺激造成皮層抑制的減少。與此同時(shí)，N100的變化伴隨著雙側(cè)運(yùn)動(dòng)皮層的低gamma振蕩活動(dòng)增加（見(jiàn)圖3a-c），表明10-Hz rTMS誘導(dǎo)了皮層抑制的減少和皮層興奮性的增加。

神經(jīng)生理學(xué)數(shù)據(jù)顯示AiTBS-15之后皮層興奮性降低。AiTBS-15減少了目標(biāo)區(qū)域周?chē)腜60振幅（見(jiàn)圖2c和d）。P60峰值反映了皮層興奮性。進(jìn)一步證據(jù)表明AiTBS-15抑制了左側(cè)中央和中央頂葉區(qū)域的theta和低gamma振蕩（見(jiàn)圖3d-h）。因此，AiTBS-15可能通過(guò)抑制皮層興奮性來(lái)增加疼痛感知。

與10-Hz或AiTBS-15相比，AiTBS-50在刺激前后對(duì)TEP沒(méi)有誘導(dǎo)顯著變化（見(jiàn)圖2e和f）。然而，時(shí)頻分析揭示了左側(cè)額中央?yún)^(qū)域低gamma功率的顯著增加（見(jiàn)圖3i-k）。這一發(fā)現(xiàn)表明，AiTBS-50后皮層興奮性增加，這種效應(yīng)與10-Hz rTMS相似。

圖2 刺激后TEP（TMS誘發(fā)電位）的變化

圖3 單脈沖TMS誘導(dǎo)的振蕩從刺激前到刺激后的變化

總結(jié)

利用單脈沖TMS引發(fā)的振蕩分析發(fā)現(xiàn)，三種rTMS治療方案均引起了低gamma頻率振蕩的皮層興奮性變化，盡管這些變化的方向不同。

TMS誘發(fā)電位（TEPs）的分析揭示了一種獨(dú)特的模式，即10-Hz rTMS能夠減少抑制性N100成分的振幅，而AiTBS-15則降低了興奮性P60成分的振幅。這些TEPs的變化與低gamma振蕩功率的變化呈現(xiàn)出共變性。低gamma振蕩的變化在疼痛感知的調(diào)節(jié)中可能扮演著至關(guān)重要的角色，而TEPs的變化可能反映了不同rTMS治療方案對(duì)皮層興奮性和抑制性神經(jīng)傳遞的不同調(diào)節(jié)效應(yīng)。

這些發(fā)現(xiàn)為rTMS在疼痛治療中的潛在應(yīng)用提供了寶貴建議，并可能有助于改進(jìn)rTMS診療方案，以實(shí)現(xiàn)更為顯著的治療效果。