侵入性和非侵入性脑刺激方法在神经科学中被广泛使用,以建立不同大脑区域与它们所依赖的感觉、认知和运动功能之间的因果关系。当与脑成像技术相结合时,这种刺激方法可以揭示神经元活动的模式,以及这些模式如何在局部回路水平和广泛网络中调节简单和复杂的行为。了解生理状态和任务需求的波动如何影响大脑刺激对神经活动和行为的影响,是我们如何使用这些工具来理解认知的核心。本文回顾了在对神经刺激响应时大脑活动这种“状态依赖性”变化的概念,并考虑了意识状态改变(例如,睡眠和麻醉)的研究以及基于任务的选择性注意力和工作记忆操作的例子。我们将人类使用的非侵入性方法的相关发现与动物模型中神经元集合的直接电刺激和光遗传学刺激获得的相关发现联系起来。鉴于脑刺激作为实验室研究工具和增强或恢复大脑功能的手段的广泛使用,考虑生理和认知状态变化的影响对于提高这些干预措施的可靠性至关重要。本文发表在Nature Reviews Neuroscience
杂志。(可添加微信号siyingyxf或18983979082获取原文,另思影提供免费文献下载服务,如需要也可添加此微信号入群,原文也会在群里发布)。思影曾做过多篇无创脑刺激相关文章解读,结合阅读,加深理解,感谢帮转支持(直接点击,即可浏览,加微信号siyingyxf或18983979082获取原文及补充材料):AJP:rTMS急性神经可塑性对抑郁症治疗结果的预测价值
AJP:斯坦福加速智能神经调控疗法治疗难治性抑郁症
斯坦福神经调控疗法
迈向阿尔茨海默病的无创脑刺激2.0时代
经颅电刺激促进睡眠振荡及其功能耦合增强轻度认知障碍患者的记忆巩固
Trends in Neurosciences:通过脑振荡的夹带调节人类记忆
多疗程40Hz tACS对阿尔茨海默病患者海马灌注的影响
经颅磁刺激治疗老年抑郁症
相位相关TMS对脑电皮层运动网络的影响
Biological Psychiatry:解析电休克疗法的网络机制
前庭电刺激(GVS)的数据分析及在神经康复中的应用
通过脑电图/脑磁图观察到的大脑活动来指导经颅脑刺激
TMS-EEG的临床应用及展望
Trends in Neurosciences:基于信息的无创经颅脑刺激方法
从组水平到个体水平的精神分裂症谱系障碍无创脑刺激
PNAS:大脑区域间耦合的增加和减少会相应增加和减少人类大脑中的振荡活动
亚属连接预测经颅磁刺激位点抗抑郁疗效
成瘾和重度抑郁症的无创脑刺激治疗
TDCS刺激强度对健康受试者工作记忆的影响
交叉频率耦合在认知控制不同成分中的因果作用
经颅磁刺激与行为
经颅电刺激对生理和病理衰老过程中情景记忆的影响
The Neuroscientist:整合TMS、EEG和MRI——研究大脑连接性
皮质成对关联刺激决策反应抑制:皮质-皮质间和皮质-皮质下网络
我们是如何感知行动的影响的?—关于中介感的任务态fMRI研究
使用刺激设备在神经回路调控层面对精神疾病进行治疗
AJP:基于环路神经调节的症状特异性治疗靶点
CURRENT BIOLOGY: θ和α振荡在工作记忆控制中作用的因果证据
BRAIN:TMS-EEG研究:大脑反应为卒中后的运动恢复提供个体化数据
皮质运动兴奋性不受中央区mu节律相位的调节
TMS–EEG联合分析在人类大脑皮层连接组探索中的贡献
人类连接体的个体化扰动揭示了与认知相关的可复现的网络动态生物标记物
重复经颅磁刺激产生抗抑郁效果的基础:全脑功能连接与与局部兴奋度变化
实时EEG触发的TMS对抑郁症患者左背外侧前额叶皮层进行脑振荡同步刺激
经颅直流电刺激对双相情感障碍患者奖赏回路的影响
运动皮层同步对先兆亨廷顿病患者运动功能节律性
Nature子刊:卒中的可塑性调控:一种新的神经功能恢复模型
对PTSD和MDD共病患者的TMS临床治疗反应的脑网络机制的探索
创伤后应激障碍(PTSD)的功能连接神经生物标记
MDD患者rTMS治疗与亚属扣带回(SGC)亢进的关系
精神分裂症在感觉运动控制,皮层兴奋性中缺损的注意调控
AJP:经颅磁结合脑网络研究:精神分裂症的小脑-前额叶网络连接
经颅交流电刺激(tACS)有助于老年人工作记忆的恢复
深部经颅磁刺激促进肥胖症患者减肥
Biological Psychiatry: 经颅磁刺激前额皮层增强人类恐惧记忆的消退
JAMA Psychiatry:经颅直流电刺激背外侧前额叶减少特质焦虑对威胁刺激的反应
tACS结合EEG研究:创造力的神经机制
AJP:使用ASL灌注导向的经颅磁刺激治疗强迫症
NEJM:Waving Hello to Noninvasive Deep-Brain Stimulation
Biological Psychiatry: 利用脑成像改善经颅磁刺激治
θ短阵快速脉冲刺激治疗青年抑郁症的神经机制
经颅交流电刺激(tACS):使大脑节律同步以提高认知能力
认知神经科学的一项核心工作是了解大脑区域和网络如何协调其活动以产生感知、认知和行为。在过去的30年中,一个突出的方法是对大脑进行成像,并将活动模式与特定任务条件下的行为相关联。一种不同的方法是使用非侵入性磁刺激或电刺激直接扰动受限制的大脑区域,目的是在局部大脑区域和它们调节的认知过程之间建立因果关系。虽然后一种方法已被证明是成功的,但很明显,由任务需求变化或内源性网络波动引起的持续神经活动的变化可以深刻地影响脑刺激对神经活动和行为的影响(图1)。因此,如果我们要应用神经刺激,无论是对于基本发现还是临床转化,理解和解释这些影响都是至关重要的。近年来的概念和技术进步改变了我们对认知神经机制的理解,并实现了脑刺激和神经影像学方法的同步进行。这反过来又有助于研究脑刺激对大脑活动行为和模式影响的“状态依赖性”。 在“静息”大脑中刺激其中一个节点(黑色箭头)可能会破坏、激活或调节节点子集(红色圆圈,全黑线)的兴奋性。此子集可能位于受刺激区域内,也可能涉及更远的节点。然而,大脑很少完全“休息”。相反,它受到警觉性或认知参与度的波动的影响,如我们在本文中考虑的三种示例状态:意识状态、注意力和工作记忆。这些不同的认知状态由网络节点中不同程度的活动以及节点之间连接的调制(彩色圆圈之间的粗虚线)调节。反过来,刺激单个节点(黑色箭头)会导致不同大脑网络(红色圆圈,全线)的募集或破坏,这取决于刺激时的潜在状态。请注意,这种理论描述尤其适用于引起神经元放电的刺激技术(例如,经颅磁刺激和微刺激)。对于调节神经元膜电位的技术(例如,经颅电刺激),活动变化仍可能通过促进或抑制内源性神经元活动传递到节点的连接上。至关重要的是,参与沟通的特定连接将取决于当前的认知状态及其相关的生理状态。 本文中我们重点介绍了该领域最近的工作,并批判性地评估了对侵入性和非侵入性脑刺激的反应中大脑活动和行为的状态依赖性变化的概念,重点是与认知相关的内源性和任务诱导的大脑活动。在许多领域,包括意识状态、注意力和工作记忆,我们描述了局部和全局大脑活动的变化如何影响同时进行的大脑刺激的响应。我们专注于经颅磁刺激(transcranial
magnetic stimulation, TMS)和经颅电刺激(transcranial
electrical stimulation, tES),并将人类数据与动物模型的相关发现联系起来(框1)。虽然我们也触及了状态依赖在临床领域的潜在重要性,但对患者研究的详细考虑超出了本综述的范围。
几种不同的脑刺激技术常用于人类和动物研究,它们在侵入性、空间范围和特异性方面有所不同。经颅磁刺激(Transcranial
magnetic stimulation, TMS;见下图a部分)使用线圈(蓝色)产生时变磁场,可以使神经元放电。虽然单脉冲TMS可用于探测网络的兴奋性或破坏其正常功能,但重复的TMS涉及不同的脉冲模式和频率,随着时间的推移调节皮质兴奋性,并被认为涉及突触可塑性机制。经颅电刺激(Transcranial
electrical stimulation, tES;见图b部分)在至少两个电极之间向头皮传递弱电流。某些电极配置提供更集中的电流分布(高清 tES)。tES的作用机制存在争议,但通常认为调节神经元静息膜电位可能导致对大脑和行为的长期后效应。电流也可以直接施加到脑组织(见图c部分)。这些侵入性方法包括动物模型和人类患者的微刺激。在动物模型中,光遗传学刺激(见图d部分)涉及遗传操作后表达光敏蛋白(视蛋白)的神经元群体的选择性激发或抑制。视蛋白通过植入式光纤传递的激光激活。该技术提供了对靶向神经元群体和刺激模式的精细控制。 总的来说,这里描述的工具正在经历快速发展,并已经启用了新功能。例如,使用两个TMS线圈将精确定时的脉冲传递到两个不同的皮质区域(皮质-皮质成对的结合刺激),可以在任意两个连接区域之间操纵神经可塑性。利用经颅超声刺激和不同频率电场(时间干扰)的全新技术正在出现,实现对更深层大脑结构的非侵入性靶向刺激。
我们每天的心理景观充满了无数的状态,包括睡眠和做梦、关注外部物体和事件,以及参与复杂的思想和行动。精神状态和认知状态的这种多样性反映了一系列相关的神经状态。构成神经“状态”的内容将因上下文而异。在这里,我们遵循Zagha和McCormick对状态的定义,即“一组反复出现的神经状况,在一段时间内在行为上是稳定的”。这组神经状况通常反映在正在进行的活动的不同模式中,但也可以通过对刺激的神经反应来揭示。熟悉的例子包括睡眠的不同阶段,其特征是大脑活动不同,或在安静、宁静唤醒、积极探索环境、注意感官辨别过程中出现的独特功能网络。虽然不同的神经状态通常对应于可识别的感知、认知或运动状态,但两者之间并不总是简单的一一对应关系。因此,在评估神经刺激对大脑和行为的不同影响时,考虑神经和行为术语中定义的“状态”至关重要。 从广义上讲,神经活动可以在分子和细胞、微环路、局部网络或整个大脑系统的水平上表征。相应地,捕获活动的方法可能侧重于神经元放电模式(例如,细胞内记录和多单位活动),细胞外电场(例如,局部场电位和头皮脑电图(electroencephalography, EEG)或仅与神经元活动间接相关的代谢活动(例如,功能性 MRI(functional MRI, fMRI)和光学成像)。另一个重要的考虑因素是,不同大脑状态之间的波动在截然不同的时间尺度上有所不同。在一个极端情况下,大脑状态可能在发育成熟和正常衰老的过程中发生变化,或者随着痴呆等疾病状态的缓慢进展而改变。在这里,我们只关注那些在更短的时间尺度上变化的状态,从几小时(例如,跨睡眠阶段)到数百毫秒(例如,工作记忆中注意力转移或检索)。
操纵大脑活动可以通过多种方式实现,包括行为、药理或直接刺激干预。在最后一类中,快速发展的选择范围允许在动物和人类中进行侵入性和非侵入性刺激(框1)。在这里,我们总结了人类使用的两类主要非侵入性脑刺激的关键概念:TMS和tES。 TMS使用电磁感应来激发神经元。对于每个传递的TMS脉冲,通过刺激线圈的瞬时电流会产生磁场,磁场又穿过头皮、颅骨和脑组织,导致可兴奋元素中的二次电流。在高强度下,这些电流触发神经元中的动作电位。对人类这种效应最直接的观察是运动诱发电位(motor evoked potential, MEP),它记录在超阈值TMS脉冲传递到初级运动皮层之后的瞬时肌肉收缩。仔细检查脊髓的下降活动可发现连续的活动峰值,这表明TMS脉冲可以直接去极化皮质脊髓锥体神经元,以及投射到锥体神经元上的兴奋性和抑制性中间神经元。使用不同强度的脉冲对的实验,或改变线圈的方向,从而调节皮质内电流,揭示了由运动皮层TMS激活的微环路的细节。然而,当人们将这些发现推断到其他皮质区域时,需要谨慎。TMS脉冲的具体效果将取决于脉冲特性(例如,线圈方向和脉冲持续时间、强度和形状)和受刺激区域的特征,例如皮质折叠(皮质层的角度和轴突的方向和厚度)、细胞类型的分布以及单元之间的连接模式。特别是,已经提出了刺激强度将TMS对行为的总体影响从低强度的促进性转变为高强度的抑制性。不同的刺激强度也可能优先招募不同的神经元亚型。尽管存在这些细微差别,但总体原则是TMS触发动作电位,并通过网络活动对局部微环路施加影响。 TMS对神经网络的影响可以通过不同的方式加以利用。所谓的虚拟病变方法使用TMS,以单个脉冲或多个脉冲的快速序列传递,以破坏任务执行期间特定点的正常神经活动。这种破坏的性质可能涉及在所有神经元中注入“噪声”或激发与任务无关的神经元等过程。另一种方法包括在TMS递送期间记录生理信号,然后将其用作探针以检查感兴趣的神经回路的反应性。例如,MEP振幅可以揭示各种神经系统疾病中皮质脊髓束的完整性,或不同实验条件下的皮质兴奋性。使用TMS在休息或任务期间扰乱局部大脑区域,并通过EEG或fMRI记录由此产生的活动,可以阐明神经活动在网络中传播的途径。 tES在头皮上提供弱电流(通常在0.5至2 mA之间),电流可以是连续的(经颅直流电刺激(transcranial direct current stimulation, tDCS))或交变的(经颅交流电刺激(transcranial
alternating current stimulation, tACS)),也可以根据噪声分布而变化(经颅随机噪声刺激(transcranial random noise stimulation, tRNS))。由此产生的电场分布根据电极的大小、数量和位置而变化,但它通常相当弥漫,不仅覆盖皮层,还覆盖脑脊液、颅骨、皮肤和神经。与TMS相反,tES被认为调节皮质神经元膜电位而不是触发动作电位。这种效应可能间接影响自发和诱发的神经元放电速率,以及神经元之间放电的同步。将电流施加到麻醉猫皮质表面的早期实验表明,通过运动皮层传递的表面阳极刺激通常会增加神经元的放电速率,而阴极刺激会降低放电速率。类似地,在人类中,在运动皮层上递送的阳极tDCS在早期工作中被证明可以增加MEP幅度,而阴极tDCS降低了MEP幅度。导致过度简化的观点,即阳极tDCS是“兴奋性的”,阴极tDCS是“抑制性的”。此后,进一步的人类和动物研究完善了这一观点,这些研究表明,tDCS效应取决于许多因素,包括刺激强度和持续时间、电极蒙太奇和受刺激区域的生理学。tRNS和tACS的假设机制也涉及神经元膜电位调节,可能导致tRNS的随机共振,并在tACS的刺激频率下夹带振荡。这些直接证据一直相互矛盾,进一步研究tES的机制及其跨物种的推广对于该领域的进步至关重要。 TMS和tES的一个决定性特征是它们可以用来触发行为和大脑生理学的变化,这些变化持续到刺激期之后。例如,将阳极tDCS 输送到运动皮层的时间短至~10 分钟,导致 MEP 振幅在 ~1 小时内增加,脑部影像学检查显示tES后至少15分钟内脑血流量和神经递质浓度发生变化。虽然单个TMS脉冲仅引起短暂的神经元活动,但使用所谓的重复TMS(repetitive
TMS, rTMS)连续传递数百个脉冲可导致持久的变化。在该应用中,脉冲的相对时序是后效应的关键决定因素:运动皮层上的低频rTMS(小于5 Hz)通常会降低MEP幅度,而高频rTMS(5 Hz或更高,通常为10或20
Hz)似乎会增加MEP幅度。脉冲的特殊节律模式(例如theta爆发刺激)或中枢和外周刺激的组合(例如成对的联合刺激(paired associative stimulation, PAS))也可导致持久的抑制或兴奋性变化。至关重要的是,无论是运动还是连续的可塑性范式中,都可以可靠地逆转运动皮层rTMS的后效应。这种明显的可塑性后效应逆转通常被解释为稳态过程,以防止“失控”兴奋性变化。与经典动物实验的相似性,以及对脉冲定时和调节神经可塑性的各种药物的敏感性,强烈表明这些长期变化的发生是由于突触可塑性机制的参与。其他类型的可塑性,如非突触神经元、神经胶质或血管变化,也可能有所贡献,但它们的贡献几乎没有被探索过。TMS和tES诱导持续变化的潜力使它们作为治疗工具具有吸引力,并导致在几天或几周内提供多次刺激的研究。重要的是,我们对脑刺激的持续性“离线”后效应的理解仍然相对脱离了对其瞬时作用机制的了解,需要进一步研究。 研究动作准备和执行的基础工作表明,神经元群体的持续活动水平决定了它对脑刺激的反应程度。一个突出的例子是在目标肌肉的轻度自愿收缩期间传递TMS脉冲,这导致MEP比在休息时传递相同脉冲时观察到的要大得多。在视觉领域也发现了脑刺激的活动依赖性效应。使用一种称为“TMS适应”的方法,该方法已扩展到感官和认知领域。Silvanto及其同事利用了这样一个事实,即一些神经元在从事长时间活动时会减少活动(即“适应”)。TMS脉冲被传递到枕部区域,目的是在呈现有色适应刺激后立即诱导磷化物。磷化物通常是无色的,但在适应后,磷化物具有适应刺激的颜色,这表明TMS激活了适应的、活性较低的神经元回路。这项工作促使Silvanto和Cattaneo提出了TMS效应的兴奋性依赖性滑动尺度,其中TMS强度的促进性到抑制性效应由受刺激神经元的当前状态决定,例如,通过注意力或适应性来控制。因此,在任何给定时间神经群体中兴奋性水平的混合决定了刺激对行为的净影响。 重要的是,虽然脑刺激研究中的活动依赖或状态依赖是一个被广泛接受的概念,但其背后的机制尚未得到很好的理解。持续活动与神经元兴奋性之间的精确关系可能很复杂,而当前的观点已经产生了相反的预测。例如,已经假设tES可以优先调节活跃性网络。或者,由于神经活动通常伴随着膜阻抗的降低,因此可以假设tES在调节活动神经元中的膜电位方面可能不太有效。显然需要更全面地了解脑刺激的状态依赖性效应,特别是在可以理解的描述水平上。 在接下来的部分中,我们介绍了最近的工作,这些工作研究了脑刺激如何与认知相关的持续大脑状态相互作用,如意识(麻醉、睡眠和嗜睡)、注意力和工作记忆领域。在可能的情况下,我们专注于直接比较不同状态下脑刺激效果的研究,并将脑成像作为结果指标。如您对脑影像等数据处理感兴趣,可点击以下链接了解(可添加微信号siyingyxf或18983979082咨询,另思影提供免费文献下载服务,如需要也可添加此微信号入群):北京:
第二十届磁共振脑影像结构班(北京,7.26-31)
第六十二届磁共振脑影像基础班(北京,8.2-7)
第十三届任务态功能磁共振数据处理班(北京,8.17-22)
第三十二届磁共振脑网络数据处理班(北京,9.3-8)
上海:
第二十四届脑影像机器学习班(上海,8.7-12)
第三十一届磁共振脑网络数据处理班(上海,8.19-24)
南京:
第六十四届磁共振脑影像基础班(南京,8.7-12)
第八届脑网络数据处理提高班(南京,8.16-21)
第二十四届弥散成像数据处理班(南京,8.26-31)
第六十六届磁共振脑影像基础班(重庆,8.26-31)
数据处理业务介绍:
思影科技功能磁共振(fMRI)数据处理业务
思影科技啮齿类动物(大小鼠)神经影像数据处理业务
思影科技灵长类动物fMRI分析业务
思影科技微生物菌群分析业务
在麻醉和睡眠期间发生的意识状态改变的特征是主观经验改变,相对于清醒状态缺乏反应性以及神经生理学的广泛波动。正如我们在这里描述的那样,一些研究已经揭示了脑刺激与意识状态波动的差异效应。清醒的广泛特征是皮质活动不同步,在alpha至gamma范围内产生局部快速节律活动以及远距离皮质-皮质连接。相比之下,慢波睡眠(也称为非快速眼动(non-rapid-eye-movement,
NREM)睡眠)的特征是在低频范围(0.5-4
Hz)内具有大振幅同步的丘脑皮质活动,称为慢波。导致这些变化的细胞和网络机制已被广泛研,并指出局部的兴奋和抑制平衡的反复变化。慢波样活动在无意识状态中普遍存在,例如麻醉期间和意识障碍发生的活动。一个值得注意的例外是快速眼动(rapid eye movement, REM)睡眠,在此期间,大脑活动显示出低振幅、快速的节律,让人联想到清醒。REM睡眠也与做梦和生动的主观体验报告有关。睡眠和麻醉的不同阶段也伴随着fMRI测量的大脑连接的显著变化,并且是记忆力和可塑性的强大调制器。 我们目前对脑刺激的细胞水平影响的理解来自切片或麻醉动物制剂的体外研究。目前尚不清楚这些方法的发现在多大程度上可以推广到清醒人类或其他动物物种的研究,尽管最近的一些工作集中在清醒动物脑刺激的影响上。在猕猴中的工作表明,麻醉期间的微刺激通常需要比醒来时更高的电流强度,以唤起类似的刺激效果。使用fMRI研究靶向猕猴丘脑或顶叶皮层的微刺激的网络效应,揭示了远处脑区的激活和去激活,这些在清醒和麻醉动物中非常相似。相比之下,最近在猕猴方面的其他研究表明,腹侧被盖区域的微刺激会导致血流动力学网络效应,这种效应随麻醉状态而有很大差异。在这项工作中,与麻醉下相比,唤醒状态下的刺激更容易引起活性的增加,并且具有不同的频率依赖性特征和空间分布。这与啮齿动物内侧前额叶皮层光遗传学刺激和fMRI相结合的工作一致,该工作显示,与清醒动物相比,麻醉动物的网络激活大大减少。需要更多的研究来阐明特定麻醉剂和刺激靶点的重要性。后者可能特别重要,因为麻醉调节已被证明在皮质区域之间有所不同。 许多脑刺激研究的中心目标是操纵大脑的可塑性和学习。大鼠额叶皮层的长期高频超阈值 rTMS (20 Hz)导致明显(和相反)的结果,这取决于在动物清醒或麻醉时是否提供刺激(图 2a)。在其他发现中,动物在清醒或麻醉时分别表现出海马可塑性标志物水平的增加或降低,例如脑源性神经营养因子。图2 在不同意识状态下施加的脑刺激对大脑活动产生明显的影响。 a.Gersner及其同事显示大鼠在清醒时每天接受重复性经颅磁刺激(repetitive transcranial magnetic stimulation, rTMS)10天,显示海马脑源性神经营养因子(brain-derived
neurotrophic factor, BDNF)浓度增加;当rTMS刺激麻醉动物时,情况恰恰相反。 b.Massimini及其同事用头皮脑电图电极(小灰圈)记录人类TMS脉冲响应下的脑电活动(左图,红色阴影)。每个电极(右图)上产生的时变活动,称为“TMS诱发电位”(TMS-evoked potentials, TEP),具有较大的振幅,但当TMS在非快速眼动(non-rapid-eye-movement, NREM)睡眠(上)与唤醒状态(下)期间传递时,皮质扩散受到更多限制。 c.意识状态通常以振荡活动的不同主导频率为特征。建模工作使用神经元的人工生物物理网络可以通过调节“唤醒”(受乙酰胆碱与去甲肾上腺素比值约束的神经元电导值)和“传入输入”(兴奋性输入,假设在主动唤醒期间最高)来复制这些振荡特征(阴影灰色区域)。周期性脑刺激能够根据网络状态在不同频段(虚线矩形)中夹带振荡活动,在显著振荡波段具有更突出的夹带,与“共振”的概念一致。 这些研究强调,当人们比较麻醉状态和清醒状态之间脑刺激的效果时,应该小心谨慎。虽然确切的结论可能取决于特定的麻醉剂、刺激技术和神经靶点等因素,但刺激对网络活动和长期可塑性标志物的影响方向可能显著不同。 在一项开创性的研究中,Massimini及其同事使用单脉冲TMS和EEG探测睡眠对人类大脑活动的影响。他们发现,与清醒期间诱导的脉冲相比,NREM睡眠期间传递到运动前皮层的TMS脉冲深刻地改变了TMS诱发电位(图2b)。具体而言,局部活动具有较大的初始振幅,但迅速下降,并且显示出比清醒期间记录的TMS诱发电位更小的空间和时间传播,这表明NREM睡眠期间远距离效应性连接的减少。这一发现已在许多研究中得到复制。在全身麻醉期间也发现了相似的发现 - 即大振幅TMS诱发电位和无法持续传播到遥远区域。相比之下,TMS诱导的电位更接近于与清醒相关的电位。这些发现强调,意识状态的改变对神经信号在广泛的神经网络中的传播具有巨大影响,其方式取决于睡眠的特定阶段或麻醉类型。 对人类和动物模型的几种干预措施已经揭示了学习和可塑性效应,这些效应取决于在NREM睡眠期间提供刺激,而不是在REM睡眠或觉醒期间。例如,Facchin及其同事采用小鼠卒中模型,表明人工慢波在脑卒中恢复过程中由光遗传学触发并递送到梗死周围区,改善运动功能,促进轴突萌发。然而,至关重要的是,只有在睡眠期间而不是在唤醒状态下提供刺激时,才会发生这些影响。几种生理机制可能有助于这些观察到的差异。例如,由于点状刺激在网络中的传播方式不同,因此可以根据状态增强或延长不同的通路。可塑性诱导本身可能由不同的神经递质和神经调节剂调节。还有人认为,脑刺激调节节律性神经活动的能力取决于持续振荡的强度和峰值频率。它们在意识状态中显著变化,并且这些振荡与可塑性有因果关系。在最近的一个计算模型中,Li及其同事进一步探讨了这个想法。他们证明,当受到不同的传入激发水平和神经调节影响时,可以配置一个生物物理上合理的丘脑网络来产生节律活动,从而充当不同睡眠 - 觉醒状态的代表(图2c)。将节律输入应用于模型,以在一定频率范围内模拟节律性脑刺激。这导致夹带(即将固有振荡锁定到刺激频率),其高度依赖于状态,对于清醒状态的gamma样活动特征最为突出。虽然该模型没有包含可塑性成分,但它允许探索大量的刺激参数,并生成关于脑刺激的状态依赖性效应的可测试预测。 觉醒和睡眠之间的过渡不是瞬间的,并且可能每天发生几次警觉性波动,而个人没有进入深度睡眠。在最近一项关于嗜睡的研究中,Noreika及其同事在清醒和轻度睡眠之间的过渡期间,TMS诱发的潜在振幅和变异性呈非线性增加,即使个体仍然反应灵敏并能够执行简单的感知任务。同样,在持续注意力运动任务中发现TMS诱导的皮质脊髓活性增加,其中参与者表现出注意力下降和大脑活动的整体变化。因为已知不同的大脑区域显示出到睡眠状态的分级过渡,嗜睡对脑刺激效果的影响可能会根据刺激目标而有所不同。这些发现与在实验室和诊所使用脑刺激特别相关,因为参与者嗜睡在实验室志愿者和接受脑刺激治疗的患者中很常见。这些发现还强调了清醒状态的变化通常与对任务、物体或思想的注意力波动相似 - 尽管不完全相同。在下一节中,我们概述了最近的工作,表明注意力机制也可以可靠地改变大脑刺激对大脑活动和行为的影响。- 5. 注意信息路由(attentional information routing)
选择性注意的机制优先考虑和过滤感官输入和内部思想。神经元活动的动态变化是信噪比增加的基础,并调节信息的选择性路由以指导最佳行为。因此,注意状态和注意“聚光灯(Spotlight)”的内容每时每刻波动,这取决于传入感官信息的任务需求、显著性和时间可预测性等多种因素。在这里,我们简要考虑一下在实验环境中如何操纵自愿注意力,以及哪些生理变化与其部署有关。然后,我们重点介绍了一些研究表明,在大脑刺激时,自愿注意参与如何调节“自下而上”和“自上而下”的网络活动,以及它如何改变皮质可塑性。 自愿注意在额顶网络的控制之下,包括额叶眼动区(frontal eye fields, FEF)和后顶叶皮层,它们被认为为感官区域提供“自上而下”的输入,从而在整个网络中调节“自下而上”的信息处理。自主注意的实验操作通常保持刺激恒定,同时改变特定感觉模式、空间位置或刺激特征的要求,如图3a所示。在视觉模式中,注意力通常秘密地部署(即,不移动眼睛)以控制由于眼球运动引起的视网膜图像变化而产生的大脑活动的调节。当隐性注意力被调动时,神经集合体会发生许多变化,这些神经集合体会根据被关注的模态、空间位置或特征进行选择。EEG和fMRI等成像方法表明,对于参与的任务事件,局部神经活动增加,皮质节律偏向gamma范围(超过 40 Hz)。同样,来自单个神经元的电生理记录显示,对于有意识的刺激,峰值率增加,神经元协变性降低。反过来,处理非注意信息的皮质网络往往表现出血流动力学活动降低,alpha范围(~10 Hz)的低频电生理节律和神经元反应性降低。图3 注意力对脑刺激引发的活动和神经可塑性的影响。 a.在Heinen及其同事使用的注意力任务中,参与者被提示注意面部或移动点,并进行性别判断(男性(male, M)或女性(female, F))或运动方向判断(左(left, L)或右(right, R))。在目标显示期间传递脑刺激(三个经颅磁刺激(transcranial magnetic stimulation, TMS)脉冲,黑色箭头),其始终包含面部和点,从而在注意力条件下保持视觉输入恒定。TMS被引导到额叶眼动区(frontal eye field, FEF),并用功能性MRI(橙色阴影)测量类别特定区域(面部的梭形面部区域(fusiform face area, FFA)和运动的人类运动敏感复合物MT +)的活动。请注意,FFA位于颞叶内侧。 b.TMS刺激增加了靶向FEF中的活性。至关重要的是,当参与者注意面部时,FEF TMS增加了FFA中的活动,而当参与者注意运动时,相同的刺激增加了MT +中的活动。结果表明,TMS脉冲从FEF到特定类别皮质区域的动态路由取决于参与者的注意力分配状态。 c.Kamke及其同事使用运动皮层上的TMS脉冲与正中神经刺激(左面板)的重复配对,这是一种称为配对联合刺激(paired associative stimulation, PAS)的技术,以诱导运动系统中的瞬时可塑性。通过要求参与者监控LED灯来操纵空间注意力。光线被放置在靠近由经历PAS的半球控制的手(同步条件)或靠近另一只手(相反条件)的位置。PAS之后的运动诱发电位(Motor evoked potential, MEP)振幅显示,只有当参与者注意与PAS一致的空间一侧时,可塑性才会表现出来。相比之下,当他们远离参与PAS的手时,正常的可塑性效应被废除了。 视觉注意力通过微调它们的表征和优化神经元群体之间的通信来改善对被关注对象的感知,这些神经元群体在视觉处理层次结构的不同级别上响应这些对象。对外侧膝状核(其负责将视觉信息传递到初级视觉皮层)的弱直流电刺激,可用于研究成对的侧膝核和初级视觉皮层神经元之间的突触功效。Briggs及其同事发现,当动物在记录的神经元的感受野内观察视觉刺激时,这种刺激比在它之外的刺激更有效地驱动峰值活动。这反映在触发突触后反应的刺激脉冲数量增加,接收单独突触前输入的神经元之间的峰值同步性增加以及共享共同突触前输入的神经元之间的峰值同步性降低。这些结果表明,注意力增加了突触功效,并在单个刺激脉冲后的几毫秒内调节刺激诱导的同步活动。它们提供了一个令人信服的例子,说明转移的空间注意力如何导致神经元中刺激诱发活动的优先传递,其感受野与注意力位点重叠。Ruff和Cohen专注于几十毫秒的稍长的时间尺度,证明从一个视觉皮质区域到另一个视觉皮质区域的微刺激诱发神经元放电在空间注意点增加。对初级视觉皮层神经元进行重复电刺激,猕猴中颞区(middle temporal, MT)的放电速率在短暂(50 ms)后立即增加。在动物关注的刺激在相关初级视觉皮层神经元的感受野内而不是外部的条件下,这种增加更大。虽然将这些发现推广到非侵入性TMS在人类中的应用并不简单,但这两项研究表明,刺激参与感觉信息前馈处理的神经元群体的影响可以通过当前的空间注意位点可靠地改变。 人类中一个大致相似的发现来自一项结合枕叶皮层TMS和EEG的研究。对TMS脉冲的早期反应,可能起源于视觉皮层,当参与者注意视觉刺激而不是听觉刺激时,反应增强,这表明视觉皮层在视觉注意下的兴奋性局部增加。脉搏后的节律性活动也受影响:当参与者注意视觉刺激时,顶枕皮层中TMS诱导的alpha功率降低,这表明TMS在网络中诱导振荡反应的能力随着网络的持续活动和处理模式而变化。 在人类中,额顶网络参与自愿注意定向和基于任务需求的自上而下的感觉活动调节。使用fMRI,Blankenburg及其同事发现右后顶叶皮层(posterior parietal cortex, PPC)上短暂的10-Hz TMS爆发调节了纹状体外皮层的活动,这取决于注意力是指向同侧还是对侧视野。虽然通过右侧PPC递送的TMS对非苛刻的控制任务中的纹状体外活动没有影响,但当注意力相反地定向时,相同的刺激导致活动的相对增加,而当注意力相同定向时,相对减少。换句话说,对PPC的刺激放大了活动上调和下调的模式,这些模式通常在注意力自愿分配给左或右视觉半球时出现。 对于基于特征的视觉注意,已经发现了类似的效果,其中处理资源被分配到物体的特定特征,例如其颜色或方向,而不是分配给空间中的特定位置。Morishima和同事使用TMS和EEG来揭示FEF和后视区域之间依赖于任务的效应性连接。参与者查看了包含一张脸和一块移动点的重叠显示器,并被提示注意一个或另一个刺激类别(图3a)。当参与者注意面部时,传递到FEF的TMS单脉冲增加了梭形面部区域的活动,但是当他们注意移动点时,增加了人类运动敏感复合体MT +的活动。这一发现通过TMS和fMRI相结合的研究独立复制(图 3b)。这些研究的结果补充了Sack及其同事的早期发现,他们表明刺激右侧PPC的行为和网络效应根据手头的任务而有所不同。 从这些发现中得出的一个关键结论是,当控制注意力的额顶区域受到刺激时,TMS触发的活动更容易通过由被关注的位置、特征或模态定义的网络传播,这取决于其参与程度。 当应用非侵入性脑刺激以产生持久变化(例如,rTMS可塑性诱导)时,刺激期间的注意状态会极大地影响结果。例如,一种称为“配对联合刺激”(paired associative stimulation, PAS)的方案可用于增加或抑制皮质脊髓兴奋性长达数小时,通过由初级运动皮层上的TMS脉冲触发的MEP幅度来测量。PAS反复刺激与初级运动皮层相结合的周围神经,以便来自外周刺激的传入活动在TMS脉冲之前或之后不久到达初级运动皮层(图3c)。兴奋性变化的方向主要取决于周围(神经)和中枢(皮质)刺激之间的时间间隔。由于其强烈的时间依赖性和其他特性,PAS诱导的变化被比作长期增强(long-term potentiation, LTP)和长期抑制(long-term
depression, LTD),这是神经系统突触可塑性的两个关键机制。至关重要的是,如果在视觉检测任务中引起注意,则在低注意负荷条件下会发生正常的PAS可塑性,但在高注意负荷条件下被消除。这与早期的工作一致,表明苛刻的认知任务可以破坏PAS和tES的可塑性效应,并进一步证明了视觉注意负荷的特定状态依赖性影响。使用操纵空间注意力的类似方法,Kamke及其同事表明,如果将注意力从进行可塑性感应的手上移开(例如,转移到对面的手或中心),则LTP样可塑性降低。相比之下,如果将注意力吸引到与经历可塑性的手相同的空间区域,则LTP样可塑性会增加124(图 3c)。换句话说,视觉空间注意力增加了LTP样可塑性,并减少了人类运动皮层中LTD样可塑性。这些发现对于将可塑性诱导的脑刺激应用于神经系统疾病患者的治疗目的具有重要意义,在这些患者中,注意力分配通常受损。 总而言之,很明显,脑刺激对神经网络的影响是通过注意力分配调节的。在下一节中,我们将研究与工作记忆相关的神经状态如何影响脑刺激结果。
在工作记忆中存储和操纵信息的能力是许多高级认知过程的核心。人类fMRI和动物生理学研究集中在工作记忆网络中的前额叶皮层、PPC和初级感觉区域。此网络中的配置和活动级别都可以在工作记忆处理的不同阶段之间发生变化,包括编码和巩固、保留和检索。最近关于脑刺激对工作记忆影响的研究表明,工作记忆中的信息类型以及对记忆系统的要求,显著改变了刺激与神经活动和行为相互作用的方式。 对工作记忆的经典研究集中在识别或比较任务的延迟期或保留(retention)间隔上。通常,与任务相关的刺激在有限的时间内进行编码。然后,在没有刺激(维持)的情况下,必须将有关该刺激的信息保持在可访问状态,直到探测器出现,促使参与者做出判断和响应(检索)。因此,可以将几个条目(item)“保存”在工作记忆中。引人注目的是,在工作记忆任务的延迟期间传递的TMS脉冲能够发现根据工作记忆的特定内容动态变化的网络配置。通过连续提示工作记忆中的两个items(图4a),Rose及其同事将每个item的状态从记忆中的“有注意”转换为“非注意”。他们能够从正在进行的大脑活动中解码被注意的记忆item的类别,但无法解码非注意的记忆item,这为被注意的记忆item存储为持久活动的想法提供了支持,而非注意的item可以存储为突触重量或细胞内活动的活动静默修饰。重要的是,针对类别选择性大脑区域的中等强度TMS脉冲导致非注意记忆item的可解码性短暂恢复,这可能是通过激活或重新激活潜在记忆模式(图4b)。对于已从工作记忆中清除的item,解码准确性没有发生这种提高,TMS脉冲也不会影响被注意记忆item的可解码性。换句话说,在工作记忆延迟期间,TMS脉冲的电生理读数取决于工作记忆的内容,并且可能特异性地揭示信息的活动沉默模式(图4c)。此外,处于优先工作记忆状态的item比处于非优先级状态的item更容易受到短爆发TMS对早期视觉区域的干扰,这表明刺激诱导的干扰仅限于某些刺激,这取决于它们在工作记忆中的优先状态。 a.Rose和同事们通过要求参与者编码两个记忆items(一张脸和移动的点)来操纵工作记忆内容。第一个提示指示哪个item将成为即将推出的识别记忆探测器的对象。这两个items同样可能用于第二个提示判断,从而确保在试验的前半部分没有丢弃任何item信息,但一个item被优先考虑(注意记忆条目(attended memory item, AMI))优先于另一个项目(非注意记忆项目(unattended memory
item, UMI))。在第一个提示之后,在第一个探针之前,经颅磁刺激(transcranial magnetic stimulation, TMS)脉冲(黑色箭头)被传递到皮层的面部选择性或运动选择性区域。 b.使用脑电图(electroencephalography, EEG)数据,分类器能够在编码期间和之后识别这两个items。在第一个提示之后,UMI的可解码性下降到随机水平。至关重要的是,TMS脉冲短暂地恢复了UMI的可解码性(灰色阴影窗口)。 c.研究结果表明,TMS脉冲可以短暂地重新激活UMI的潜在表示,该表示以基于EEG的解码无法访问的格式存储 - 假设在增强突触连接(蓝色节点之间的线)中。请注意,TMS脉冲影响所有元素,但假设与活跃(红色),潜在(蓝色)和非活跃(灰色)元素的相互作用不同。 d.示意图显示,在认知任务期间在不同时间传递的TMS脉冲(黑色箭头)可能与不同的底层表征相互作用。在一个时间点训练分类器,并在假定的认知任务期间在其他时间点对其进行测试,揭示了表征随时间推移而泛化的程度。根据情境的不同,表征可能会随着时间的推移而以不同的方式泛化,指示或多或少稳定的编码(分别为左面板和右面板)。着色越暖表示分类器性能越高。AUC,area under the curve,曲线下面积。6.2 一段时间内表征的质量(Quality of
representations over time) 至关重要的是,要记住的条目的表征形式不会随着时间的推移而保持静态,而是可能在初始质量上有所不同,并随着时间的推移而发展,甚至在任务过程中的试验之间重新激活。换句话说,在工作记忆过程的不同状态下,条目的存储表征可能会有所不同。根据特定大脑结构在不同信息处理阶段的参与情况,在工作记忆任务期间提供大脑刺激的特定时间点至关重要。例如,在保留间隔期间以各种延迟传递到枕叶皮层的TMS脉冲对记忆表现产生明显的破坏性影响,在整个视野中产生空间特异性或可推广效应,这与新出现的证据一致,即刺激表征可以在保留间隔内发生变化(图 4d)。 在更长的时间尺度上,最近对癫痫患者的研究表明,脑刺激对记忆的影响在试验的基础以及要记住的条目的编码质量上有所不同。在单词编码过程中,传递到内侧颞叶的高频电脉冲的短脉冲突发导致对整体回忆的影响不一致。然而,使用在不同会话中训练的多元模式分类器对试验进行分层,以预测早期编码相关活动的回忆,揭示了刺激结果与编码质量之间的相互作用。在低初始编码的试验中提供的刺激增强了回忆和编码质量,而在具有高初始编码的试验中提供的刺激破坏了后来的回忆和编码。 不同类型的脑刺激与并发和连续刺激表征相互作用的确切机制值得进一步研究。至少,这些发现意味着脑刺激的效果可能作为试验史和刺激史的函数而变化,并且作为潜在神经表征的强度和性质的函数。 脑刺激发现随着工作记忆要求而变化的潜在网络配置的另一种方式已经通过研究工作记忆任务延迟期间干扰因素的影响来揭示。费雷多斯及其同事让人类参与者记住两个类别之一(房屋或面孔)中的条目,这使得特定类别大脑区域(房屋的海马旁回区域和面部的梭形面部区域)的持续活动增加。他们还在延迟期间(这是背外侧前额叶皮层(dorsolateral prefrontal cortex, DLPFC)通常应该缓解的过程)向参与者展示了相反类别的干扰物,目的是干扰表现。在延迟期间,TMS脉冲(超阈值,三个脉冲,11
Hz)传递到右侧DLPFC,导致特定类别大脑区域的fMRI信号增加,但仅当存在干扰因素时信号有增加。因此,在干扰条件下,DLPFC可以加强关于记忆条目的类别特定信息,而不是抑制TMS脉冲造成的干扰信息。这一发现让人想起前面描述的一种效果,其中特征选择性注意改变了FEF处传递TMS后FEF和后部视觉区域之间的有效连接。因此,在工作记忆期间,靶向DLPFC的TMS的网络效应主要取决于任务背景和难度(即干扰因素的存在)。 非侵入性脑刺激效应通常在高工作记忆负荷下增加。例如,将工作记忆训练(以N-back任务的形式)与DLPFC上的阳极tDCS相结合,已被证明可以提高与单独训练相关的后续听觉工作记忆任务的表现。在高工作记忆负荷训练(3-back条件)下,相对于低工作记忆负荷训练(1-back条件),tDCS和训练之间的协同作用表现出来。有趣的是,高负载条件可能导致更多的干扰因素干扰,从而增强了DLPFC与负责条目维护的区域之间的相互作用。这些结果是否可以用大脑刺激的任务依赖性网络效应来解释?从TMS获得的结果中推断是困难的,但可以推测,阳极tDCS调节膜电位和一些神经元的持续活动,导致TMS揭示的网络中最活跃的突触的巩固。然而,这样的解释不容易将工作记忆效应推广到不同的任务和刺激,除非其他网络中的可塑性在工作记忆中显示出负载依赖性效应是假定的。另一种解释包括局部受刺激大脑区域突触的巩固,因为它们受到任务的调节,或者在特定振荡过程中调节。需要进一步的实验证据来消除这些可能解释的歧义。 其他被假设为夹带振荡活动的脑刺激技术,如节律性TMS和tACS,已经产生了任务依赖性的例子。例如,顶叶皮层的theta节律性TMS已被证明可以夹带theta振荡并改善行为表现,特别是对于困难的听觉工作记忆任务,而不是简单的保留和比较任务。最近的研究表明,在涉及记忆过程的变化检测任务中,与年龄相关的行为表现下降可以通过并发额颞叶tACS来挽救,其中tACS以个体化定义的theta频率提供。在这项工作中,当参与者在工作记忆中持有信息时(而不是当他们对同一刺激执行警戒任务时),刺激归一化破坏了额颞叶theta-gamma相位-振幅耦合。
旨在直接操纵大脑活动的脑刺激干预措施需要考虑其波动状态,如意识、注意力和工作记忆。需要注意的是,从一种脑刺激技术推广到其他脑刺激技术并非微不足道,尽管如此,我们仍然总结了这些发现,并指出了一些悬而未决的问题。 意识状态可以显著改变刺激诱导的神经活动在大脑中传播的方式,特别是在长距离连接上。因此,需要谨慎推断镇静动物中的结果。嗜睡状态可能会影响脑刺激的许多应用,从而产生更微妙的变化。特别是,一些旨在夹带或触发缓慢振荡的协议仅在“深度”睡眠期间提供时似乎有效。这说明了一个广泛的想法,即:当这些特定的振荡在网络中占主导地位时,脑刺激的振荡可能优先发生。 这里回顾的许多研究都证明了由脑刺激诱导的神经活动的状态依赖性环路(routing)。 在这些条件下反复刺激的后果大多是未被探索的。这对于我们理解脑刺激诱导的可塑性以及在临床中的应用尤为重要(框3)。特别是,在认知任务期间将tDCS与成像相结合的更多研究将是有益的,因为这种方法更适用于临床应用。对于深部大脑结构,重新关注方法学的严谨性并引入聚焦经颅超声刺激等新技术,未来有望解释神经刺激对健康和疾病中大脑活动和行为的状态依赖性影响。 近年来,在适应性地提供脑刺激方面取得了重大进展。开环适应性脑刺激的一般思想是根据特定标记来定制何时以及如何传递脑刺激(见图)。该标记可以由行为(例如,“每次参与者产生运动反应时进行刺激”),生理学(例如,瞳孔直径或心率)或神经活动(例如,振荡功率、相位或通过先前训练分类器获得的神经模式的检测)来定义。闭环脑刺激将这一想法更进一步,旨在不仅监测而且控制标记值。在这样的范式中,脑刺激被传递,直到达到目标状态,并可能进行迭代参数调整(见图)。这种方法在探索刺激参数和在存在刺激伪影的情况下实时测量标记物方面带来了特殊的挑战。 这些技术进步能提供什么?在实验室中,适应性脑刺激允许更有效和有针对性的实验设计。例如,考虑感觉运动皮层中的“μ”振荡(~8-13
Hz)和β振荡(~13-30
Hz)的相位是否调节经颅磁刺激的传播或局部和长程回路中的直接电刺激脉冲。经典的非适应性脑刺激涉及许多脉冲的传递,偶尔覆盖振荡的所有相位值。相比之下,自适应刺激可用于针对几个关键相位值,并且需要较少的整体脉冲来收集每个相位值的信息。这一系列工作已经开始阐明持续振荡的相位和功率如何影响脑刺激在皮质运动网络中传播的方式,破坏或增强局部振荡过程,并触发连接区域之间连接的瞬态可塑性。 在临床上,适应性和闭环脑刺激——包括侵入性和非侵入性——显示出优化耐药性癫痫和震颤治疗的前景。这些进展为这些方法在临床环境中的效用和可行性提供了一般的概念证明。从理论上讲,适应性脑刺激可以纳入脑机接口中,例如用于控制仿生肢体或补充受损感官的肢体。在感觉运动领域之外,令人兴奋的应用正在认知和情感领域开发,特别是用于治疗情绪障碍。例如,最近的一项研究在一名治疗难治性抑郁症患者中使用了一种新的闭环深部脑刺激方案。该研究的作者使用杏仁核中记录的γ范围活动作为针对个体患者的神经生物标志物。框3 临床中脑刺激的认知状态依赖性
脑刺激方案在治疗一系列神经和神经精神疾病方面显示出希望,包括重度抑郁症、成瘾、帕金森病和强迫症。为了了解这些干预措施所特有的个体间和个体内的巨大变异性,已经从许多方面考虑了患者在脑刺激时的当前“状态”,包括疾病的严重程度和持续的疾病表现。最近的一份病例报告显示,抵抗性抑郁症患者接受深部脑刺激治疗时受益于不同靶位(眶额叶皮层和周扣带回[perigenual
cingulate])的刺激,这取决于患者在刺激时的初始情绪。这些发现提高了多位点刺激的前景,适应性模式(框2)以适应患者情绪和唤醒状态。 虽然大多数临床脑刺激是在患者清醒和休息时提供的,但近年来积极操纵认知状态以增加脑刺激有效性的努力有所增加,例如在重度抑郁症中同时进行认知行为治疗或认知控制训练的同时进行重复性经颅磁刺激或经颅直流刺激。重要的是,鉴于患者在刺激期间执行任务所涉及的努力,必须明确确定这些干预措施相对于休息时刺激的优越性,特别是在患者中。事实上,直接应用基础研究结果是不合适的,至少因为患者的病理生理学可能会影响招募特定状态的可行性(例如,由于注意力缺陷,睡眠障碍或记忆障碍)。显然需要对患者进行包含影像学和脑刺激的有力、对照的研究。 本文回顾了大脑在对神经刺激做出响应时的大脑状态的影响,即神经刺激效果的“状态依赖性”。文章评估了对侵入性和非侵入性脑刺激【经颅磁刺激和经颅电刺激)】的反应中大脑活动和行为的状态依赖性变化的概念,重点是与认知相关的内源性和任务诱导的大脑活动。未来研究方向是闭环适应性脑刺激,在这样的范式中,脑刺激被传递,直到达到目标状态,并可能进行迭代参数调整。如需原文及补充材料请添加思影科技微信:siyingyxf或18983979082获取,如对思影课程及服务感兴趣也可加此微信号咨询。另思影提供免费文献下载服务,如需要也可添加此微信号入群,原文也会在群里发布,如果我们的解读对您的研究有帮助,请给个转发支持以及右下角点击一下在看,是对思影科技的支持,感谢!欢迎浏览思影的数据处理业务及课程介绍。(请直接点击下文文字即可浏览思影科技所有的课程,欢迎添加微信号siyingyxf或18983979082进行咨询,所有课程均开放报名,报名后我们会第一时间联系,并保留已报名学员名额):
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