扣带回-盖叶连接性增强了经颅磁刺激目标图的重复性

《Neuromodulation: Technology at the Neural Interface》：Cingulo-Opercular Connectivity Enhances the Repeatability of Transcranial Magnetic Stimulation Target Maps

个体化经颅磁刺激（TMS）靶向方法在治疗抵抗性抑郁症（MDD）中的可行性研究，比较了多种子网络模型（CNM、sgACC、CON、rAI-CNM、rAI-GCA）在电影刺激和静息态下的重复性。结果显示CNM模型在电影刺激下DLPFC靶向图的重复性（空间相关系数0.58±0.19）显著高于sgACC（0.36±0.25）和rAI-GCA（0.25±0.31），其中边缘-操作性网络（CON）种子模型重复性最高（0.65±0.23）。电影刺激使头部运动减少7%（p=0.01），但未显著提升靶向图重复性（p>0.05）。研究证实多种子网络模型（尤其是CON区域）和自然刺激结合可提高TMS靶向可行性。

　　近年来，针对抑郁症（Major Depressive Disorder, MDD）的治疗手段不断创新，其中重复经颅磁刺激（repetitive transcranial magnetic stimulation, rTMS）作为一种非侵入性神经调控技术，已被广泛应用于治疗难治性抑郁症。rTMS通常通过刺激大脑的背外侧前额叶皮层（dorsolateral prefrontal cortex, DLPFC）来发挥其治疗作用。然而，传统的rTMS刺激定位方法往往依赖于头皮测量或结构磁共振成像（structural MRI）中的解剖标志，这种方法在个体间的重复性与精准度方面存在一定的局限性。因此，研究者们开始探索基于功能连接（functional connectivity, FC）的个体化刺激定位方法，以提高rTMS治疗的疗效和可行性。

功能连接分析利用大脑不同区域之间的活动模式来确定潜在的靶区。在过去的临床试验中，研究人员常使用前扣带回皮层（subgenual anterior cingulate cortex, sgACC）或右侧前岛叶（right anterior insula, rAI）作为种子区域，计算其与DLPFC之间的功能连接。这些方法在一定程度上能够提高rTMS的个体化定位效果，但其重复性仍然受到一定挑战，尤其是在使用功能性磁共振成像（functional MRI, fMRI）时，由于信号噪声比（signal-to-noise ratio, SNR）较低，特别是sgACC区域由于磁敏感伪影（susceptibility artifacts）的影响，导致个体化功能连接图的稳定性不足。此外，长时间的fMRI扫描可能会降低患者的耐受性，增加疲劳感和头部运动，进而影响目标地图的可靠性。

为了解决这些问题，研究者们提出了新的方法，如基于核心网络模型（core network model, CNM）的个体化功能连接定位。CNM整合了与抑郁症和情绪调节相关的多个脑区，形成一个更全面的网络结构。这种方法在以前的研究中已被证明在健康个体和非难治性MDD患者中具有较高的重复性。然而，对于难治性MDD患者，其个体化功能连接的稳定性仍需进一步验证。

本研究旨在评估基于CNM的个体化功能连接定位方法在难治性MDD患者中的重复性，并与传统的sgACC和rAI有效连接（effective connectivity, EC）方法进行比较。同时，研究还探讨了使用自然刺激（如电影观看）是否能提高基于功能连接的个体化定位方法的可行性。自然刺激相比静息状态（resting-state）扫描，能够提高大脑活动的稳定性，减少头部运动，从而提升功能连接的可靠性。此外，自然刺激还能增强患者的注意力和舒适感，这对于临床应用至关重要。

研究对象为31名难治性MDD患者，所有患者均接受了fMRI扫描，其中部分患者进行了静息状态和电影观看两种刺激条件下的扫描。通过计算不同种子区域（sgACC、CON、rAI）与DLPFC之间的功能连接，生成个体化目标地图，并评估这些目标地图在不同条件下的重复性。研究结果显示，基于CNM的目标地图在电影刺激条件下表现出更高的重复性，且与基于sgACC和rAI-GCA的目标地图相比，其重复性差异具有统计学意义。特别是，CNM中的cungulo-opercular区域（如前扣带回皮层和前岛叶）在两种刺激条件下都显示出较高的重复性。这表明，使用多个种子区域而非单一区域，可能有助于提高rTMS个体化定位的稳定性。

此外，研究还发现，电影刺激相较于静息状态，能够有效减少头部运动，但对目标地图的重复性提升作用并不显著。这可能是因为电影刺激虽然提高了患者在扫描过程中的注意力和参与度，但并不能显著改善功能连接的稳定性。然而，对于某些种子区域，如CON，其在电影刺激下的重复性优于静息状态下的表现。这可能与CON区域在情绪调节中的重要作用有关，电影刺激能够更有效地激活这些区域，从而增强其与DLPFC之间的功能连接。

研究还评估了患者在不同扫描条件下的主观感受，包括警觉性和舒适度。结果显示，电影刺激与静息状态在警觉性和舒适度方面没有显著差异，但随着扫描时间的延长，患者的警觉性有所下降。这表明，长时间的fMRI扫描可能会导致患者疲劳，从而影响其在扫描过程中的表现。因此，使用自然刺激可能有助于缩短扫描时间，同时保持较高的信号质量，从而提高rTMS个体化定位的可行性。

本研究的局限性包括样本量较小，以及在电影刺激和静息状态下获得的数据量有限。此外，研究中未采用全球信号回归（global signal regression, GSR）等预处理步骤，这可能影响功能连接的分析结果。未来的研究需要进一步探讨这些预处理方法对功能连接分析的影响，并考虑如何优化这些方法以提高rTMS个体化定位的可靠性。

综上所述，基于核心网络模型的个体化功能连接定位方法在难治性MDD患者中表现出较高的重复性，尤其是在电影刺激条件下。这为未来研究提供了新的方向，即利用多种子区域和自然刺激来提高rTMS个体化定位的准确性和稳定性。这些方法不仅有助于提高rTMS治疗的效果，也为功能性磁共振成像（fMRI）引导的神经调控技术提供了更可行的解决方案。