IF=5.6 | 揭示AiTBS鎮痛效果：TMS-EEG監測皮層興奮性變化

背景介紹

重復經顱磁刺激(rTMS)通過調節大腦皮質的興奮性、影響大腦的局部血流，激活與疼痛減輕有關的回路以鎮痛。

間歇爆發性θ波刺激(intermittent theta burst stimulation，iTBS)是一種新的 rTMS 治療形式。從斯坦福神經調控療法(SNT)將Accelerated intermittent theta burst stimulation (AiTBS)引入起，AiTBS已受到廣泛關注。其作為先進的rTMS技術，通過在短時間內高頻率施加刺激來增強治療效果，為神經精神疾病的治療提供了新的可能。

技術亮點

相較于傳統高頻rTMS，AiTBS對皮層興奮性的影響尚不明確。通過應用TMS-EEG技術，我們能夠系統地比較在不同時間點上，AiTBS與10-Hz rTMS對皮層興奮性的作用，并與傳統的臨床實踐進行對照。

TMS-EEG能夠評估局部和分布式的皮層興奮性。TMS誘發電位（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生理學指標。

此外，單脈沖TMS誘導的振蕩為我們提供了一種評估rTMS干預后皮層反應的方法。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。

實施方案

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

在進行TMS-EEG記錄時，單脈沖被傳遞到左側初級運動皮層（M1），該位置是基于“熱點”方法確定的。使用了半網格方法來調整線圈位置。

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進行。使用64通道EEG帽（Brain Products，國內由瀚翔腦科學獨家代理）記錄連續的EEG信號。

時頻分析通過FieldTrip工具箱中的Hanning窗“mtmconvol”方法進行。這種分析方法允許研究者探究在特定時間窗口內不同頻率的腦電活動的變化。

為了評估疼痛感知變化、TEP振幅變化以及EEG功率變化之間的大腦行為關系，進行了皮爾遜相關分析。這種分析方法能夠揭示不同神經生理指標之間的關聯性，幫助研究者理解疼痛感知的變化如何與腦電活動的變化相關聯。

圖1 實驗流程

研究結果

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

通過TMS-EEG發現，10-Hz rTMS導致左側運動皮層的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，N100的變化伴隨著雙側運動皮層的低gamma振蕩活動增加（見圖3a-c），表明10-Hz rTMS誘導了皮層抑制的減少和皮層興奮性的增加。

神經生理學數據顯示AiTBS-15之后皮層興奮性降低。AiTBS-15減少了目標區域周圍的P60振幅（見圖2c和d）。P60峰值反映了皮層興奮性。進一步證據表明AiTBS-15抑制了左側中央和中央頂葉區域的theta和低gamma振蕩（見圖3d-h）。因此，AiTBS-15可能通過抑制皮層興奮性來增加疼痛感知。

與10-Hz或AiTBS-15相比，AiTBS-50在刺激前后對TEP沒有誘導顯著變化（見圖2e和f）。然而，時頻分析揭示了左側額中央區域低gamma功率的顯著增加（見圖3i-k）。這一發現表明，AiTBS-50后皮層興奮性增加，這種效應與10-Hz rTMS相似。

圖2 刺激后TEP（TMS誘發電位）的變化

圖3 單脈沖TMS誘導的振蕩從刺激前到刺激后的變化

總結

利用單脈沖TMS引發的振蕩分析發現，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誘發電位（TEPs）的分析揭示了一種獨特的模式，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出共變性。低gamma振蕩的變化在疼痛感知的調節中可能扮演著至關重要的角色，而TEPs的變化可能反映了不同rTMS治療方案對皮層興奮性和抑制性神經傳遞的不同調節效應。

這些發現為rTMS在疼痛治療中的潛在應用提供了寶貴建議，并可能有助于改進rTMS診療方案，以實現更為顯著的治療效果。