运动诱发电位输入-输出曲线预测连续θ爆发刺激的神经可塑性效应

为解决连续θ爆发刺激(cTBS)个体响应差异大的问题，研究人员通过运动诱发电位(MEP)输入-输出(IO)曲线参数(MEPmax、S50)预测神经调控效果，发现IO参数与cTBS后MEP变化显著相关(R2>0.25)，并开发出简化生物标志物MEP130RMT，为个性化经颅磁刺激(rTMS)治疗提供新策略。

　　

在神经科学和临床医学领域，经颅磁刺激(TMS)技术因其非侵入性调控大脑活动的特性，已成为治疗抑郁症、强迫症等疾病的重要工具。其中连续θ爆发刺激(cTBS)作为重复经颅磁刺激(rTMS)的一种高效模式，能在短时间内诱导类似长时程抑制(LTD)的神经可塑性变化。然而临床应用中面临的核心难题是：约30-50%患者对cTBS无响应，这种个体差异严重制约了治疗效果。传统预测指标如脑源性神经营养因子(BDNF)基因多态性虽有一定价值，但存在检测复杂、解释力有限等问题。

美国宾夕法尼亚大学(University of Pennsylvania)的研究团队创新性地提出：运动诱发电位(MEP)输入-输出(IO)曲线可能成为预测cTBS效果的新生物标志物。IO曲线通过测量不同强度单脉冲TMS引发的MEP振幅，可量化皮质脊髓束兴奋性，其关键参数包括最大MEP振幅(MEP_max)和半数激活强度(S₅₀)。研究人员假设，这些反映基础神经可塑性的生理指标，可能比遗传标记更能准确预测cTBS的抑制效果。

研究采用两阶段实验设计：首先在健康成人中建立个体化IO曲线，1-7天后实施40秒cTBS(600脉冲，80%主动运动阈值AMT)，通过比较刺激前后MEP变化验证预测效能。关键技术包括：(1)标准化TMS定位与运动阈值测定；(2)多强度MEP采样构建Boltzmann函数拟合的IO曲线；(3)开发简化指标MEP_130RMT(130%静息运动阈值RMT下的MEP中值)；(4)纵向监测cTBS后30分钟内MEP动态变化；(5)与BDNF Val66Met多态性进行预测效能对比。

高变异性的cTBS响应
群体分析显示cTBS后MEP自然对数(lnMEP)变化存在显著个体差异：20分钟时响应者平均降低0.4±0.3，非响应者反而增加0.3±0.5。这种双峰分布印证了临床观察到的"抑制-兴奋"异质性响应。

IO参数的预测效能
MEP_max与S₅₀均能显著预测cTBS后10-30分钟的MEP变化(p<0.05)，解释度R²>0.25。其中高MEP_max(>1.2mV)群体表现出典型抑制反应，而低MEP_max(<0.8mV)群体呈现反常兴奋。

简化生物标志物验证
MEP_130RMT仅需10次130%RMT刺激即可获得，其预测效能(R²>0.3，p<0.005)优于BDNF基因型，且操作时间从40分钟缩短至5分钟，更具临床实用性。

头对头比较
IO参数在解释响应变异度方面显著优于BDNF多态性，证实生理指标比遗传标记更能反映即时神经可塑性状态。

这项发表于《Clinical Neurophysiology》的研究具有三重突破性意义：首先，首次建立IO曲线参数与cTBS效果的定量关系，为"生理指纹"预测TMS响应提供直接证据；其次，开发的MEP_130RMT简化方案突破传统IO曲线耗时的技术瓶颈；最后，研究揭示神经可塑性基础状态是决定cTBS效果的关键因素，为理解个体差异提供新视角。该成果不仅推动rTMS治疗从"试错模式"向"精准预测"转变，其揭示的"兴奋-抑制"平衡原理对神经精神疾病的机制研究也有重要启示。未来研究可进一步验证这些生物标志物在患者群体中的预测价值，并探索其与不同rTMSprotocols的普适性关系。