岛叶心率调控功能地形图的高精度解析：揭示中短回在心脏节律调节中的核心作用

本研究通过高精度立体脑电图（SEEG）技术，对487例岛叶电刺激（E-stim）诱发的心率（HR）响应进行系统分析，首次揭示岛叶中短回（middle short gyrus）是介导心率下降（bradycardia）的关键皮质区域。研究发现左岛叶更易诱发心脏响应（40.8%），且后岛叶与心率升高（E-HR）显著相关。该成果为心律失常及癫痫猝死（SUDEP）的防治提供了新的神经调控靶点。

　　

1 Introduction

自主神经系统（ANS）通过交感与副交感神经调节内脏运动、神经内分泌及心血管稳态，其核心调控网络——中枢自主神经网络（CAN）——涵盖岛叶皮质、杏仁核、下丘脑等结构。近年研究表明，岛叶作为CAN的关键节点参与心脏活动调控，但其功能偏侧化与解剖亚区的具体贡献仍存争议。例如，右岛叶损伤与交感功能障碍相关，而左岛叶萎缩则与副交感活动受损及心律失常相关。临床观察发现，岛叶病变患者可出现进行性心率变异性（HRV）改变，甚至增加癫痫猝死（SUDEP）风险。尽管动物模型与神经影像学研究揭示了岛叶对心脏输出与主观心感知觉的调控作用，其功能地形图的精细解析仍需通过高时空分辨率的颅内电刺激技术实现。

2 Methods

研究纳入2021–2023年首都医科大学三博脑科医院的难治性癫痫患者，所有患者均植入岛叶立体定向电极（SEEG），并排除心血管疾病史或药物干扰。电刺激（E-stim）采用50 Hz双相方波，强度0.5–6 mA，持续时间5 s，间隔5–10 s。通过Talairach坐标系精确定位刺激位点，并同步记录心电图（ECG）。心率响应根据RR间期（RRI）变化分为三组：心率升高组（E-HR）、心率下降组（D-HR）及无响应组（NS）。统计分析采用ANOVA、Mann-Whitney检验及卡方检验，并进行Bonferroni校正。

3 Results

3.1 Patients

共纳入15例患者（左岛叶9例，右岛叶5例，双侧1例），分析487次电刺激与94个电极触点。患者基线HRV参数无显著差异。

3.2 Cardiac response induced by insula E-stim

40.8%（199/487）的刺激诱发心脏响应，其中19.5%为E-HR，21.3%为D-HR。左岛叶更易诱发响应（120/245 vs. 79/242, p=0.001），但响应方向无偏侧化差异。

3.3 Relevance of stimulation parameters to cardiac response

低强度刺激（1–2 mA）倾向于升高心率，而高强度刺激（5–6 mA）则易降低心率（p=0.034）。刺激持续时间与间隔时间对响应无显著影响。

3.4 Functional mapping of autonomic cardiac responses

在中等强度电流（3–4 mA）下，E-HR组刺激位点显著分布于岛叶后部（Y坐标p=0.0419），而D-HR组多位于前部。Z坐标无组间差异。

3.5 Middle short gyrus stimulation elicits bradycardic responses

中短回刺激可快速诱发心率下降（RRI增加，p=0.0024），且左中短回效应更显著（p=0.033）。该效应经Bonferroni校正后仍保持显著性（校正p=0.036）。其他亚区（前/后短回、前/后长回）均未发现类似响应。

4 Discussion

本研究首次通过大规模SEEG电刺激揭示岛叶中短回是介导心率下降的核心皮质区域。左岛叶对心脏响应的高敏感性可能与ANS偏侧化调控机制相关，而电流强度依赖性响应提示低强度刺激可能混杂焦虑反应，高强度刺激则更能反映真实神经调控效应。后岛叶与交感性心动过速、前岛叶与副交感性心动过缓的功能分离，符合岛叶细胞构筑分区（前无颗粒、中间异颗粒、后有颗粒区）的自主神经调控模型。中短回作为前岛叶的关键亚区，可能通过迷走神经通路介导快速心率下降，其功能整合痛觉与言语处理等多项高级神经活动。该发现对癫痫术前评估、SUDEP预防及心律失常神经调控治疗具有重要临床意义。

研究存在回顾性设计的局限性，包括个体抗癫痫药物（AEDs）差异、电极覆盖范围不一及电流扩散效应。未来需前瞻性设计结合多模态生理监测（如血压、呼吸）以深化机制探索。

5 Conclusion

岛叶电刺激可诱发40.8%的心脏响应（19.5%心率升高，21.3%心率下降），其功能地形图呈现后岛叶促心动过速、中短回促心动过缓的精细分工。该研究为中枢自主神经环路解析及SUDEP防治提供了新靶点。