经颅磁刺激诱发运动电位中第5层至第2/3层循环反馈的机制作用

《Neuroinformatics》：Mechanistic Role of Layer 5-to-2/3 Recurrent Feedback in TMS-Evoked Motor Potentials

　　**目的** 我们旨在开发并验证一个整合了从第5层到第2/3层循环反馈连接的个性化神经场理论（NFT）模型来描述运动皮质。**方法** 我们在Wilson等人（2021）已确立的前馈模型基础上进行扩展，加入了循环反馈连接。突触耦合系数采用自下而上的方法从微解剖学数据中推导得出，并通过粒子群优化（PSO）对实验输入输出（IO）曲线进行校准。随后，通过优化三个循环加权增益（$W_{ev}$、$W_{iv}$、$W_{vv}$）对模型进行个体化调整。我们模拟了单脉冲输入输出曲线、双脉冲方案（SICI、ICF、LICI）以及对间歇性和连续性theta爆发刺激（iTBS/cTBS）的反应。**结果** 模型揭示了经颅磁刺激（TMS）强度与神经元输入之间存在呈S形的非线性关系，这与以往线性假设不同。循环加权抑制增益（$W_{iv}$）对于生成真实的短间隔皮层内抑制（SICI）至关重要。此外，该参数是个体化的主导参数，成功拟合了13/18 iTBS和15/18 cTBS个体反应谱。模型表明SICI/ICF与LICI均源自对同一循环微回路进行方案特异性调节，其中LICI需要更大的循环兴奋性抑制，这与GABAB介导机制一致。我们的模型展现了优越的泛化能力，在未用于初始校准的独立cTBS数据集上实现了稳健拟合。**结论** 我们提出了一个统一的、具有机制可解释性的NFT模型，将抑制性反馈确定为TMS动力学和个体间变异的主要调节因素。**意义** 本工作推进了Wilson（2021）模型，提供了一个具有生物学基础且将临床TMS指标与特定皮质回路相联系的框架，为优化个性化神经调控疗法提供了有力工具。