迈向优化用于皮层调控的丘脑深部脑刺激：一种替代脑方法

丘脑是一个与广泛皮层及皮层下节点相互连接的中枢枢纽。丘脑深部脑刺激（DBS）为分布式皮层调控提供了一种具有理论依据的策略：由于不同的丘脑核团投射至空间上彼此分离的皮层区域，在单一丘脑位点进行刺激即可影响多个皮层节点。要实现这一潜力，需要准确获得受试者特异性的、有向丘脑-皮层有效连接（EC）估计，并构建一个计算框架以优化刺激参数，从而实现期望的皮层反应。在此，我们利用神经扰动推断（NPI）同时应对这两项挑战。NPI 是一种替代脑方法，通过对拟合静息态 fMRI 数据的非线性动力学模型施加虚拟扰动来估计 EC。 我们将 NPI 扩展到一个高分辨率的丘脑-皮层网络，该网络包含 360 个皮层区域和 442 个丘脑体素，覆盖 12 个核团。我们在训练中引入了两项创新：(i) 考虑信号异质性的、基于时间信噪比（tSNR）加权的损失函数；(ii) 一种多分辨率、跨尺度一致性损失，用于对模型复杂度进行正则化。这些策略在不同 tSNR 条件下的合成基准测试中均带来了性能提升。 进一步地，利用推断得到的受试者特异性 EC，我们构建了一个受约束的线性控制问题，以识别能够实现目标皮层激活模式的稀疏丘脑刺激靶点。我们在两个独立数据集上验证了所推断 EC 结构：其一是 MacStim 数据集，包含两只接受内侧枕核红外神经刺激的猕猴；其二是 HumanTC 静息态 fMRI 数据集，包含 12 名人类受试者。我们的结果揭示了位点特异性的丘脑-皮层 EC 图谱，给出了可解释的预测，并与已知的真实结构相一致。总体而言，本研究为在人类和非人灵长类中实现丘脑 DBS 的个体化优化建立了一条具有计算基础的实现路径。

迈向丘脑深部脑刺激用于皮层调制的优化：一种替代脑方法 | bioRxiv

跳转至主要内容 首页 关于 投稿 提醒 / RSS 搜索此关键词 高级搜索 新结果

迈向丘脑深部脑刺激用于皮层调制的优化：一种替代脑方法

Raunak Ahmed， Yuqi Feng， Anna Wang Roe， Zhe S Chen

doi： https://doi.org/10.64898/2026.06.26.734900

Raunak Ahmed 1 纽约大学； 在 Google Scholar 上查找该作者 在 PubMed 上查找该作者 在持有人为作者/资助方，其已授予 bioRxiv 永久展示该预印本的许可。 本文依据 CC-BY-NC 4.0 国际许可协议 公开提供。

返回顶部 上一项 下一项

发布于 2026 年 7 月 1 日。 下载 PDF 电子邮件

感谢您有兴趣传播 bioRxiv 的相关信息。 您的电子邮件 *

您的姓名 *

发送至 *

可在不同行中输入多个地址，或用逗号分隔。

您将发送以下内容的邮件 迈向丘脑深部脑刺激用于皮层调制的优化：一种替代脑方法

邮件主题 （您的姓名）已从 bioRxiv 转发一个页面给您

邮件正文 （您的姓名）认为您可能希望查看 bioRxiv 网站上的此页面。

您的个人留言

验证码

此问题用于测试您是否为人类访问者，并防止自动垃圾信息提交。

分享

迈向丘脑深部脑刺激用于皮层调制的优化：一种替代脑方法

Raunak Ahmed， Yuqi Feng， Anna Wang Roe， Zhe S Chen

bioRxiv 2026.06.26.734900； doi： https://doi.org/10.64898/2026.06.26.734900

分享本文： 复制

引文工具

迈向丘脑深部脑刺激用于皮层调制的优化：一种替代脑方法

Raunak Ahmed， Yuqi Feng， Anna Wang Roe， Zhe S Chen

bioRxiv 2026.06.26.734900； doi： https://doi.org/10.64898/2026.06.26.734900

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.06.26.734900v1?rss=1

🏷️ 深部脑刺激 丘脑-皮层连接 有效连接 静息态fMRI 神经调控 计算建模