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对初级运动皮层（M1）进行经颅磁刺激（TMS），可诱发一系列高频放电，称为D波和I波；这些放电通过硬膜外记录在清醒人体的皮质脊髓束中测得。此外，在非人灵长类动物的M1中进行皮层内微刺激（ICMS），也会诱发与TMS所观察到的类似D波和I波反应。M1刺激所产生的D波和I波涉及哪些皮层回路及其生成机制，目前仍不清楚。在本研究中，我们基于文献中已发表的模型，构建了具有层状组织结构和生物物理机制神经元的皮层柱计算模型，包括：（1）M1单室模型（SC）；（2）M1多室模型（MC）；（3）初级听觉皮层（A1）多室模型；以及（4）初级躯体感觉皮层（S1）多室模型。各模型的网络连接代表了相应皮层区域中的神经连接模式。我们将刺激诱发电场的直接作用建模为不同层中一定比例的锥体神经元（PN）被激活，并针对第5层（L5）PN绘制剂量反应曲线。M1和A1模型均再现了D波和I波，且随着第2/3层和第5层PN募集程度的提高，I波幅度增大。S1多室模型诱发了节律性放电活动，但其发生时序与实验观测到的I波不匹配。这些模型再现了实验中观察到的药理学药物对I波的影响；对不同模型中特定神经元群进行虚拟损毁，则揭示了可解释首个及后续I波的合理微回路机制。通过对多个皮层区域的模型进行全面比较，本研究识别出TMS皮层反应背后一系列一致的机制，并有助于完善计算策略。用于优化刺激范式。
对初级运动皮层（M1）进行经颅磁刺激（TMS），可诱发一系列高频放电，称为D波和I波；这些放电通过硬膜外记录在清醒人体的皮质脊髓束中测得。此外，在非人灵长类动物的M1中进行皮层内微刺激（ICMS），也会诱发与TMS所观察到的类似D波和I波反应。M1刺激所产生的D波和I波涉及哪些皮层回路及其生成机制，目前仍不清楚。在本研究中，我们基于文献中已发表的模型，构建了具有层状组织结构和生物物理机制神经元的皮层柱计算模型，包括：（1）M1单室模型（SC）；（2）M1多室模型（MC）；（3）初级听觉皮层（A1）多室模型；以及（4）初级躯体感觉皮层（S1）多室模型。各模型的网络连接代表了相应皮层区域中的神经连接模式。我们将刺激诱发电场的直接作用建模为不同层中一定比例的锥体神经元（PN）被激活，并针对第5层（L5）PN绘制剂量反应曲线。M1和A1模型均再现了D波和I波，且随着第2/3层和第5层PN募集程度的提高，I波幅度增大。S1多室模型诱发了节律性放电活动，但其发生时序与实验观测到的I波不匹配。这些模型再现了实验中观察到的药理学药物对I波的影响；对不同模型中特定神经元群进行虚拟损毁，则揭示了可解释首个及后续I波的合理微回路机制。通过对多个皮层区域的模型进行全面比较，本研究识别出TMS皮层反应背后一系列一致的机制，并有助于完善计算策略。
用于优化刺激方案。
A.V.P. 是经颅磁刺激技术相关专利及专利申请的发明人，并从 Rogue Research 获得专利许可费和咨询费；从 Ampa Health 获得股权期权、科学顾问委员会成员身份及咨询费；从 Magnetic Tides 获得股权期权和咨询费；从 Soterix Medical 获得咨询费；从 MagVenture 获得设备借用；从 Magstim 获得硬件捐赠；并从 Motif 获得研究经费。
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关键词：经颅磁刺激 · D波与I波 · 运动皮层 · 皮层微回路 · 计算神经科学 · 生物物理神经元模型
原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.09.11.750854v1?rss=1