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为解决传统无创脑刺激技术难以聚焦深部脑区且刺激强度与区域大小无法独立调节的问题，研究人员开展多极时间干涉（mTI）技术研究。结果显示 mTI 可增强聚焦性，在非人灵长类和小鼠实验中成效显著，有望推动脑科学研究和临床治疗发展。
在神经科学领域，无创脑刺激技术是探索大脑奥秘和治疗神经系统疾病的重要手段。传统的经颅磁刺激（TMS）和经颅电刺激（tES）虽有一定应用价值，但它们主要作用于大脑浅层皮质结构，对深部脑区的刺激效果不佳，且在刺激深部脑区时，不可避免地会对浅层脑区产生影响，就像用一把 “大锤子” 去精准敲击一个 “小钉子”，难以实现精准操作。
时间干涉（TI）技术的出现，为无创深部脑刺激带来了新的希望。它能通过经皮电极，实现对深部脑结构的靶向和调制，同时避免对浅层皮质结构的不必要刺激。然而，TI 技术也存在一个亟待解决的问题：刺激聚焦性和刺激强度难以独立调节，这就好比一辆汽车，油门和方向盘的控制相互关联，无法精准驾驶。
为了攻克这一难题，来自法国艾克斯 - 马赛大学（Institut de Neurosciences Des Systèmes，INS）、捷克共和国国际临床研究中心（International Clinical Research Center，ICRC）、加拿大西安大略大学等多个研究机构的研究人员携手合作，开展了一项关于多极时间干涉（mTI）技术的研究。相关研究成果发表在《Bioelectronic Medicine》杂志上。
研究人员主要运用了以下关键技术方法：
- 动物实验：使用恒河猴和小鼠作为实验对象，通过外科手术植入记录电极和刺激电极，为后续实验奠定基础。
- 电生理记录和刺激：利用专门的设备进行电生理记录和刺激，精准控制刺激频率和电流强度，从而研究 mTI 技术的效果。
- 电磁场计算：借助特定软件平台，模拟计算电磁场分布，深入了解 mTI 技术在大脑中的作用机制。
研究结果如下：
- mTI 原理：mTI 通过组合不同载波频率但相同包络频率的 TI 包络，创建重叠的幅度调制区域。当降低刺激强度使峰值 AM 包络幅度与标准 TI 相同时，聚焦性显著提高。例如，在模拟示意图中，标准 TI 的刺激区域（黄色区域）较大且聚焦性难以调节，而 mTI 的黄色区域变小但强度不变，聚焦性明显增强12。
- 在猕猴实验中证明聚焦性提升：在麻醉猕猴实验中，标准 TI 刺激虽能作用于皮层下，但聚焦性欠佳。而 mTI（8 对电极提供 8 个频率，创建 4 个重叠包络）相比标准 TI，聚焦性明显增加，使得刺激区域更集中于目标位置3。
- 聚焦性提升在小型动物中的应用：在小鼠实验中，对比标准 TI 和 mTI 发现，mTI 在海马体目标区域的聚焦性更好。从调制指数来看，mTI 在电极 16 处呈现出明显的峰值，而在目标区域之外调制指数显著降低，表明其能更精准地刺激目标区域4。
- 清醒猕猴中 mTI 刺激诱发的活动：在清醒猕猴实验中，研究人员将 mTI 刺激应用于中脑上丘（SC），并记录其活动。结果发现，mTI 刺激可诱发上丘神经元活动增加，同时引起瞳孔扩张。例如，在任务 1 中，约 150ms 内神经元活动在 mTI 刺激后明显增加；在任务 2 中，约 50ms 内功能性相关活动也有所增加。而且，mTI 刺激未干扰动物执行任务的能力，也未引起明显不适5。
研究结论和讨论部分指出，该研究成功展示了 mTI 在无创 TI 脑刺激中实现聚焦性控制的可行性。mTI 通过叠加多个空间上不同的 TI 调制区域，在保持 AM 刺激幅度不变的情况下，减小了空间分布范围，提高了聚焦性。这一成果在非人灵长类和啮齿动物实验中均得到验证。同时，mTI 对清醒非人灵长类上丘的刺激，引发了刺激后活动增加，这为进一步研究其对特定眼动向量的影响提供了方向。虽然 SHAM TI 刺激也会引起瞳孔扩张，但程度较轻，这提示未来研究需要更严格的行为学控制。此外，与其他改善聚焦性的方法不同，mTI 通过设置合适的载波频率差异，有效避免了在目标脑区外产生不必要的低频包络刺激。总之，mTI 技术为无创脑刺激领域带来了新的突破，有望为神经系统疾病的诊断、治疗以及基础脑科学研究开辟新的道路，具有广阔的应用前景。
