经颅重复双脉冲磁刺激联合 β-tACS 对初级运动皮层后效应的神经机制探秘

为探究 rPPS 联合 β tACS 对初级运动皮层（M1）可塑性机制，研究发现 rPPS-tACS-peak 或由胆碱能中间神经元调节，为联合刺激应用提供依据。

　　在大脑的奇妙世界里，神经活动如同一场精密的交响乐，而各种刺激技术则像是独特的指挥棒，试图引导这场演奏。经颅交流电刺激（tACS）和经颅磁刺激（TMS）便是其中备受瞩目的 “指挥棒”。tACS 能够以频率依赖的方式调节皮层神经活动，在初级运动皮层（M1）中，β 频率（20Hz）的 tACS 可影响运动诱发电位（MEP）振幅 。TMS 中的重复双脉冲经颅磁刺激（rPPS）能在刺激后增加 M1 皮层兴奋性。近年来，tACS 和 TMS 的联合刺激技术吸引了众多研究者的目光，它被视为促进大脑可塑性的新途径。然而，rPPS 与 β tACS 联合刺激对 M1 产生后效应的神经生理机制，却如同隐藏在迷雾中的宝藏，鲜为人知。

为了揭开这层神秘的面纱，来自日本九州大学、福冈国际大学健康福祉学院等机构的 Hisato Nakazono、Katsuya Ogata 等研究人员开展了一项深入研究。该研究成果发表在《Scientific Reports》上，为我们理解联合刺激的机制提供了重要线索。

研究人员采用了多种关键技术方法。在刺激技术方面，运用单脉冲 TMS、成对脉冲 TMS、rPPS 和 tACS 对参与者进行干预。其中，tACS 的刺激强度为 1mA（峰 - 峰值），频率设定为 20Hz 的 β 频率，电极分别置于左 M1 “热点” 和中线顶叶区域（Pz）；rPPS 则以 1.5ms 的间隔、每 5s 施加一对刺激，持续 15 分钟 。实验设计上，主实验设置了 rPPS 联合 tACS（rPPS-tACS-peak）、rPPS 在假 tACS 期间（rPPS-sham tACS）、tACS 单独刺激（tACS）三种随机条件，且每种条件间隔至少 1 周；此外还进行了对照实验，测量 rPPS 调整到 β tACS 谷相（270°）时联合刺激的后效应（rPPS-tACS-trough） 。在检测指标方面，通过表面肌电图（EMG）记录右第一背侧骨间肌（FDI）的 MEP，同时测定静息运动阈值（RMT）、活动运动阈值（AMT），并利用成对脉冲 TMS 范式评估短间隔皮层内抑制（SICI）、皮层内易化（ICF）、短潜伏期传入抑制（SAI）和短间隔皮层内易化（SICF） 。

研究结果主要体现在以下几个方面：

• 在线效应和单脉冲 MEP 后效应：在 rPPS 干预期间，不同条件下 rPPS 脉冲 MEP 的在线效应无显著差异。但在单脉冲 MEP 方面，rPPS-tACS-peak 条件下，单脉冲 MEP 振幅相较于 rPPS-sham tACS 和 tACS 条件显著增加，且刺激后 rPPS-sham tACS 和 rPPS-tACS-peak 条件下的 MEP 均高于基线值 。此外，rPPS-tACS-peak 在大多数参与者中引发了兴奋性反应（兴奋性反应率达 78%），体现出较好的稳定性。
• 干预对成对脉冲 MEP 的影响：在成对脉冲 TMS 实验中，单独测试刺激（TS）的调整 MEP 未显示出时间、条件及其交互作用的显著主效应，表明调整成功。SICI 在不同刺激条件下的后效应无显著差异；ICF 虽观察到条件和时间的显著交互作用，但各条件间及与基线相比无显著差异；SAI 在 rPPS-tACS-peak 条件下相较于基线显著降低；而 SICF_1.5、SICF_2.7和 SICF_4.4在不同刺激条件下均无显著差异 。
• rPPS-tACS-trough 对单脉冲和成对脉冲 MEP 的影响：rPPS-tACS-trough 的在线效应中，rPPS 脉冲 MEP 振幅与主实验相似，且在干预前后，rPPS-tACS-trough 对各项测量指标均无显著调节作用 。

研究结论和讨论部分指出，rPPS-tACS-peak 能增加 M1 兴奋性，且这种促进作用不能归因于 rPPS 诱导的 I 波相互作用增强，因为联合刺激并未显著调节 SICF 。然而，研究发现 rPPS-tACS-peak 干预后 SAI 降低，虽不同条件间无显著差异，但相对于基线有明显下降。这表明 rPPS-tACS-peak 的效应可能部分通过感觉运动整合过程中的胆碱能抑制介导。该研究为理解 tACS 联合刺激的机制提供了新视角，有助于推动基于联合刺激的治疗应用发展 。不过，研究也存在一定局限性，如未直接评估联合刺激对 M1 中 β 振荡的调制作用，实验测量时间可能对 rPPS 单独作用的检测存在滞后，且 tACS 单独刺激条件可能存在安慰剂效应 。但这些不足并不影响该研究在相关领域的重要意义，它为后续研究指明了方向，激励更多研究者深入探索大脑刺激技术的奥秘，为未来神经疾病的治疗和大脑功能的改善带来新的希望。