丘脑皮层回路中经颅磁刺激诱发电位的时间指纹

root 提交于 周五, 07/03/2026 - 20:47
背景:经颅磁刺激(TMS)诱发的脑电图(EEG)电位为观察皮层动力学提供了一个直接窗口。然而,与感觉诱发电位类似,对其形态学特征的系统性探索仍然缺乏,尤其是在运动皮层以外区域的刺激情况下。 目的:从TMS诱发电位(TEPs)的时间进程中获取额叶、顶叶和枕叶网络的区域特异性特征。 材料与方法:我们开发并应用了一种自动化流程,用于计算40名神经典型受试者在左侧枕叶(n=25)、顶叶(n=25)和额叶皮层(n=25)接受刺激时记录到的TEPs的峰—峰振幅、峰潜伏期和峰间间隔。 结果:枕叶TEPs表现出最大的峰—峰振幅以及第一波形成分最长的潜伏期,这一结果不依赖于刺激强度,并且与大量致密互联神经元区域的募集相一致。对于较晚期成分,潜伏期和峰间间隔均沿后—前轴呈系统性缩短,反映了从以α节律主导的枕叶回路到额叶皮层与皮层下结构之间紧密耦合环路的逐步加快的递归动力学。顶叶TEPs表现出中等水平的振幅和潜伏期指标,这与顶上皮层在细胞构筑和连接组织上的异质性相一致。 结论:我们的研究结果表明,TEP形态受被刺激网络独特属性的塑造,其中早期振幅反映局部募集的范围,而后期时间特征则表征递归活动的节律。本研究提供了一种具有机制学基础且在实践中易于获取的方法,并以基于Python的工具形式发布,可用于表征不同脑状态和不同人群中的皮层反应性。

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摘要

背景:

经颅磁刺激(TMS)诱发的脑电图(EEG)电位为观察皮层动力学提供了一个直接窗口。然而,对其形态学特征进行类似于感觉诱发电位的系统性探索仍然缺乏,尤其是在运动皮层以外区域的刺激中更是如此。

目的:

从 TMS 诱发电位(TEPs)的时间进程中获取额叶、顶叶和枕叶网络的区域特异性特征。

材料与方法:

我们实施并应用了一种自动化流程,用于计算记录自 40 名神经典型受试者的 TEPs 的峰-峰振幅、峰潜伏期和峰间间隔;刺激部位为左侧枕叶皮层(n=25)、顶叶皮层(n=25)和额叶皮层(n=25)。

结果:

枕叶 TEPs 表现出最大的峰-峰振幅以及第一波形成分最长的潜伏期,这一结果独立于刺激强度,并与大面积、致密互连神经元群的募集相一致。对于后续成分而言,潜伏期和峰间间隔均沿后-前轴呈系统性缩短,反映出从 α 节律主导的枕叶环路到额叶皮层与皮层下结构之间紧密耦合回路的递归动力学逐渐加快。顶叶 TEPs 的振幅和潜伏期指标介于两者之间,这与顶上小叶皮层在细胞构筑和连接组织上的异质性相一致。

结论:

我们的研究结果表明,TEP 形态由受刺激网络的不同特性所塑造,其中早期振幅反映局部募集的程度,而后期时间特征则追踪复发性活动的节律。这项工作提出了一种具有机制基础且在实践中易于获取的方法,并同时以基于 Python 的工具形式发布,从而能够表征不同脑状态和不同人群中的皮层反应性。

利益冲突声明 Marcello Massimini 是米兰大学衍生公司 Intrinsic Powers 的联合创始人和股东。Silvia Casarotto、Mario Rosanova 和 Simone Sarasso 是米兰大学衍生公司 Intrinsic Powers 的科学顾问和股东。

已声明的资助信息 欧洲研究理事会, https://ror.org/0472cxd90 ,101071900 欧盟 ,IR0000011 加拿大高等研究院(CIFAR)

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