经皮耳迷走神经刺激在健康男性中的即时调节效应：一项多频段静息态功能性磁共振成像研究

《Behavioural Brain Research》：Immediate modulatory effects of transcutaneous auricular vagus nerve stimulation in healthy males: A multi-bands resting-state fMRI study

经颅耳部迷走神经刺激（taVNS）对健康男性脑功能网络即时效应的多频带研究，采用功能磁共振成像（fMRI）分析发现taVNS组左侧前中央回（常规频带）和后中央回（慢频带4）局部一致性（ReHo）显著降低，并导致与右侧 fusiform gyrus（常规频带、慢频带4）和 calcarine cortex（慢频带5）的功能连接减弱。研究证实taVNS能通过调节不同频带脑活动实现神经调控，为认知增强和靶向治疗提供机制依据。

　　这项研究聚焦于一种非侵入性的神经调控技术——经耳迷走神经刺激（transcutaneous auricular vagus nerve stimulation, taVNS），并试图探讨其在健康个体中的即时影响。taVNS作为一种新兴的神经调控手段，因其简便性、安全性和无创性而受到广泛关注。它通过刺激耳廓内的特定区域，激活迷走神经的耳支，进而对自主神经系统和中枢神经系统产生调节作用。目前，taVNS已被用于治疗多种疾病，包括抑郁症、失眠症、癫痫和偏头痛等。然而，大多数研究集中在taVNS的长期疗效上，对单次刺激后脑功能关键指标的短期变化关注较少。这种研究空白限制了我们对taVNS作用机制的系统性理解，并可能影响其在精准优化刺激参数等方面的应用拓展。

为了弥补这一研究空白，本研究选取了24名健康男性作为受试对象，将他们随机分为taVNS组和假刺激组（各12人）。研究中，taVNS组接受30分钟的刺激，而假刺激组仅接受短暂的初始刺激（少于15秒）后，再进行设备放置但不提供电流。研究通过采集受试者在刺激前后的静息态功能性磁共振成像（resting-state functional magnetic resonance imaging, rs-fMRI）数据，分析taVNS对大脑神经活动和功能连接（functional connectivity, FC）的影响。研究采用多频段分析方法，分别考察常规频段（0.01-0.08 Hz）和慢频段（慢4、慢5等）的神经活动变化，并结合功能连接分析，揭示taVNS对健康大脑的即时调节机制。

研究结果显示，在taVNS组中，左中央前回（precentral gyrus, Precentral_L）在常规频段的区域一致性（regional homogeneity, ReHo）显著降低，而左中央后回（postcentral gyrus, Postcentral_L）在慢4频段的ReHo也出现下降。进一步的功能连接分析表明，taVNS导致了多个脑区之间的功能连接减弱，包括Precentral_L与右梭状回（fusiform gyrus, Fusiform_R）之间的连接，以及Precentral_L与右枕叶皮层（calcarine cortex, Calcarine_R）之间的连接。此外，Postcentral_L与Fusiform_R、Postcentral_L与左楔叶（cuneus, Cuneus_L）之间的功能连接也有所减弱。值得注意的是，假刺激组与taVNS组在这些指标上没有显著差异，说明刺激的即时效应可能与实际的神经调控有关，而非仅仅是心理安慰作用。

这些发现表明，taVNS能够以频率特异性的方式影响健康个体的大脑神经活动。在常规频段中，taVNS对中央前回的ReHo产生影响，可能反映了其对运动相关脑区的调控作用。而在慢4频段中，taVNS对中央后回的ReHo变化则提示其可能对感觉处理相关区域产生作用。功能连接的变化进一步表明，taVNS可能通过调节大脑不同区域之间的互动，从而影响整体的神经网络功能。这些变化主要集中在与感觉和运动功能相关的脑区，例如中央前回、中央后回、梭状回和枕叶皮层，说明taVNS可能对大脑的局部一致性及全局连接模式产生调节作用。

本研究的意义在于，它不仅填补了关于taVNS短期影响的研究空白，还为理解其作用机制提供了新的视角。通过多频段ReHo和基于感兴趣区域（ROI）的功能连接分析，研究能够更全面地捕捉taVNS对大脑活动的影响，从而揭示其可能的神经调控路径。此外，研究结果还为taVNS在认知增强和精准脑刺激等领域的应用提供了理论依据。例如，taVNS可能通过调节大脑神经网络的活动模式，提高注意力、记忆力和情绪调节能力，这些潜在的益处使其在神经康复和心理健康干预中具有广阔的应用前景。

从方法学角度来看，本研究采用rs-fMRI技术，这是一种非侵入性的手段，能够在无任务状态下检测大脑的自发活动，并分析不同脑区之间的功能连接。rs-fMRI的优势在于其操作简便、安全性高，适合用于临床研究和大规模人群的神经活动监测。研究中使用的ReHo和FC指标是rs-fMRI中最常见的功能评估工具，它们分别反映了局部神经活动的同步性和不同脑区之间的功能耦合。ReHo通过计算相邻体素之间的BOLD信号同步性，来衡量局部神经活动的一致性；而FC则通过分析不同脑区之间的BOLD信号时间序列相关性，来评估它们之间的功能连接强度。这两种指标的结合，使得研究能够从多个维度探讨taVNS对大脑的影响。

值得注意的是，本研究中选取的受试者均为健康男性，排除了女性因月经周期对神经活动可能产生的干扰，同时也避免了年龄相关的脑连接变化对研究结果的影响。这一选择虽然有助于控制变量，但也可能限制研究结果的普适性。因此，未来的研究可以考虑纳入更多样化的受试群体，包括不同性别和年龄段的个体，以进一步验证taVNS对大脑的即时影响是否具有普遍性。此外，研究中未涉及长期刺激的效果，因此需要更多的研究来探讨taVNS在长期应用中的神经适应性和潜在副作用。

在临床应用方面，taVNS作为一种非侵入性技术，相较于植入式迷走神经刺激（implantable vagus nerve stimulation, iVNS），具有更高的可接受性和更低的成本。然而，iVNS已被证实为一种有效的治疗手段，特别是在癫痫和抑郁症等疾病的治疗中。因此，研究taVNS的即时效应，不仅有助于理解其与iVNS在作用机制上的异同，还可能为开发更优化的非侵入性神经调控技术提供参考。此外，随着对神经信号频率特异性研究的深入，taVNS可能在不同频率段中发挥不同的作用，这需要进一步的研究来验证和应用。

本研究的另一个重要发现是，taVNS对健康大脑的调节作用主要体现在多个脑区之间的功能连接变化，而非单纯的局部神经活动变化。这表明taVNS可能通过影响大脑网络的动态调整，进而发挥其神经调控作用。例如，中央前回与梭状回之间的功能连接减弱，可能反映了taVNS对运动和视觉功能之间的协调产生了影响。而中央后回与楔叶之间的功能连接变化，可能提示taVNS对感觉信息的处理和整合产生了调节。这些发现不仅有助于理解taVNS的作用机制，还可能为未来的临床应用提供新的思路，例如通过调节特定频率段的功能连接，实现对特定脑区或功能网络的精准干预。

此外，研究中提到的慢频段（慢4和慢5）在神经活动中的重要性也不容忽视。慢4频段主要与基底神经节和皮层活动相关，而慢5频段则可能与更深层次的神经调控有关。因此，taVNS对慢4频段的影响可能反映了其对感觉和运动功能的调节，而对慢5频段的影响则可能涉及更复杂的神经网络变化。这种频率特异性的影响，为未来的研究提供了新的方向，即通过调整刺激频率，可能实现对不同脑区或功能网络的精准调控。

总的来说，本研究通过系统分析taVNS对健康男性大脑的即时影响，揭示了其在不同频率段中对神经活动和功能连接的调节作用。这些发现不仅有助于深化对taVNS作用机制的理解，还可能为未来的研究和临床应用提供重要的理论支持和实践指导。随着神经调控技术的不断发展，taVNS作为一种非侵入性手段，有望在更多领域得到应用，包括神经康复、心理健康干预和认知功能提升等。然而，为了充分发挥其潜力，还需要进一步的研究来探索其作用机制、长期影响以及在不同人群中的适用性。