基于感应电流模拟与运动诱发电位潜伏期的经颅磁刺激运动皮层激活位点精准定位研究

本研究针对经颅磁刺激(TMS)中运动皮层激活位点存在争议的问题，通过个性化头模型计算两种线圈(Figure-of-8/Double Cone)诱导的电场(EF)分布，结合运动诱发电位(MEP)潜伏期差异进行组级分析。发现EF强度在脑回冠部最高，而MEP潜伏期差异较小时，中央沟前壁的EF-运动阈值相关性提示该区域为激活位点，为TMS精准定位提供新思路。

　　

在神经科学领域，经颅磁刺激(TMS)作为一种非侵入性脑刺激技术，虽已广泛应用于临床治疗和术前定位，但其究竟激活运动皮层的哪个具体部位仍存在激烈争论。这种不确定性就像试图用磁铁操控迷宫中的金属球——我们能看到球在动，却难以确定磁力究竟作用于迷宫的哪个拐角。问题的核心在于，TMS产生的电场(EF)在复杂脑组织中的分布受脑形态和电异质性影响显著，且不同线圈设计会产生迥异的EF模式。更棘手的是，现有研究对激活位点的预测结果相互矛盾：有学者认为脑回冠部(gryal crown)是主要靶点，而另一些证据则指向中央沟前壁(anterior wall of central sulcus)。这种分歧使得TMS的精准应用面临巨大挑战，就像外科医生拿着没有刻度的手术刀——知道它能切割组织，却难以控制切割的深度和范围。

为解决这一难题，名古屋工业大学的研究团队创新性地将MEP潜伏期差异作为"生物标记"，通过13名健康右利手男性的个性化头模型，系统比较了8字形线圈(Fo8)和双锥线圈(DC)产生的EF分布特征。研究发现被《Clinical Neurophysiology》收录的这项研究揭示：当Fo8与DC线圈引发的MEP潜伏期差异较小时，EF与运动阈值的相关性显著集中于中央沟前壁，这与fMRI研究结果一致；而潜伏期差异较大时，EF峰值则更多出现在脑回冠部。这种"双模式"激活机制为解释TMS作用位点的争议提供了关键线索，就像为迷宫的每个拐角贴上了磁感应标签，使研究者能通过MEP的"时间指纹"反推激活位点。

关键技术方法包括：1) 采用有限差分法计算个性化头模型中的EF分布；2) 使用Fo8和DC线圈在热点(HS)位置施加单脉冲TMS；3) 从第一骨间背侧肌记录MEP；4) 将EF数据映射至标准脑空间进行组级分析。样本来源于13名22.9±1.04岁的健康男性。

【结果】
◆ MEP潜伏期差异：Fo8与DC线圈在7名受试者中表现出显著差异，而在6名中相似，提示可能存在两种不同的神经激活模式。
◆ EF分布特征：组级分析显示最高EF强度集中于脑回冠部，但当MEP潜伏期差异较小时，EF-运动阈值相关性显著区域转移至中央沟前壁。
◆ 激活位点推定：短潜伏期MEP对应的激活位点与中央沟前壁的EF特征高度匹配，而长潜伏期反应可能涉及其他神经成分。

【结论与意义】
研究首次将MEP潜伏期差异纳入EF分布分析框架，证实TMS激活位点存在"空间-时间"双重编码：中央沟前壁的激活产生短潜伏期MEP，符合直接皮层-脊髓通路特征；而脑回冠部激活可能导致通过间接通路传导的长潜伏期反应。这一发现不仅调和了既往关于TMS作用位点的矛盾结论，更建立了EF特征与MEP动力学参数的映射关系。就像为TMS装上了"时空定位系统"，该研究为个性化神经调控提供了新范式——通过分析MEP潜伏期差异，临床医生可能更精准地预测TMS的神经作用靶点，这对抑郁症治疗、术前功能定位等应用具有重要价值。作者特别指出，未来需要结合fMRI等 multimodal imaging 技术进一步验证这种定位方法的可靠性。