《Bioengineering》：Focal and Steerable Temporal Interference Stimulation of the Human Left Posterior Insula: A Proof-of-Concept Validation Using Intracranial Recordings in a Human Cadaver
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岛叶皮层，尤其是其后部亚区，是内感受、躯体感觉和伤害性感受处理的关键枢纽，因此成为神经调控的重要靶点。然而，其位于外侧裂深部，常规无创脑刺激难以选择性到达该区域。时间干涉刺激（temporal interference stimulation，TIS）理论上可
岛叶皮层，尤其是其后部亚区，是内感受、躯体感觉和伤害性感受处理的关键枢纽，因此成为神经调控的重要靶点。然而，其位于外侧裂深部，常规无创脑刺激难以选择性到达该区域。时间干涉刺激（temporal interference stimulation，TIS）理论上可将低频调制聚焦于深部结构，但针对人脑岛叶的实验验证尚属空白。本研究检验了一种基于仿真引导的简单TIS方案是否能在人脑岛叶内实现聚焦且可操控的电场调制。研究人员利用TI规划工具（TI Planning Tool）设计了前后向（anterior–posterior，AP）优化、外侧向优化及非优化对照电极布局，并在一个新鲜冷冻的人体捐献标本中，通过六根覆盖岛叶各亚区的颅内深部电极记录感应电场。TIS以990 Hz和1000 Hz（10 Hz包络）双高频电流、五种电流比条件下施加。AP优化布局在深部后岛叶触点产生了优先的包络调制，该效应在不同触点深度阈值下均稳健，且强于绝对场幅度的差异。改变电流比可使调制焦点沿AP轴单调移动，而对照布局未表现出此类操控性。上述发现为仿真引导的TIS可聚焦并操控人脑后岛叶刺激提供了概念验证证据。
论文解读：基于时间干涉刺激的人脑左后岛叶聚焦与操控性验证
一、研究背景与问题
岛叶皮层是内感受、躯体感觉与伤害性感受处理的核心区域，尤其后岛叶在身体状态表征、温度触觉、内脏感觉及疼痛加工中发挥关键作用。此外，后岛叶的结构或功能连接异常还与重性抑郁障碍和成瘾等神经精神疾病相关，使其成为神经调控的重要靶点。然而，岛叶深埋于外侧裂内，周围被致密的岛盖组织和血管组织包绕，常规无创脑刺激技术如经颅磁刺激（transcranial magnetic stimulation，TMS）和经颅交流电刺激（transcranial alternating current stimulation，tACS）难以在不影响浅表皮层的前提下选择性调控这一深部结构。
时间干涉刺激（temporal interference stimulation，TIS）通过施加两路频率略有差异的高频电流，产生低频幅度调制包络，理论上可将调制效应聚焦于深部靶区，同时减少对周围组织的刺激。既往尸体研究已在海马验证了TIS的聚焦与操控能力，但岛叶作为折叠皮层结构，其几何形态与深部核团截然不同，能否将TIS选择性聚焦于岛叶特定亚区尚缺乏实验证据。因此，本研究旨在验证仿真引导的TIS方案能否在人脑岛叶内实现聚焦性电场调制，并评估通过改变电流比能否沿前后轴操控调制焦点的位置。
二、研究设计与关键技术方法
研究人员使用TI规划工具（TI Planning Tool，TIP.lite）基于MIDA高精度解剖头模型进行电场仿真，以左岛叶为靶区，在目标强度、选择性和附带刺激三个目标中赋予选择性两倍于目标强度的权重，设计了三种电极布局：TIP优化的前后向（anterior–posterior，AP）布局、TIP优化的外侧向布局，以及非优化的AP对照布局。实验采用一例91岁女性捐献者的新鲜冷冻头部标本，由神经外科医生按照临床癫痫手术流程植入六根深部电极，覆盖前、中、后及背侧岛叶亚区。刺激采用990 Hz和1000 Hz双高频正弦电流（10 Hz包络），在五种电流比条件下施加，同时采集常规tACS数据作为对照。植入后行3 T MRI扫描以验证电极位置，信号经双极重参考、带通滤波和希尔伯特变换提取包络调制幅度。
三、研究结果
空间分布特征。 TIP优化的AP布局下，包络调制幅度优先分布于后岛叶电极轨迹的深部触点，而外侧优化布局和对照AP布局的深度依赖性模式不明显。包络调制与绝对幅度的空间分布差异在AP优化布局中最显著，提示该布局对包络调制具有更强的空间选择性。
前后轨迹比较。 在预设深部触点比例R=0.5条件下，AP优化布局的后部轨迹深部触点包络调制幅度显著高于前部轨迹，Bonferroni校正后差异显著；浅部触点呈相反方向但不显著。外侧优化布局在浅部和深部均无显著差异；对照AP布局仅在浅部触点显示后部优势。匹配的Ant_10-Post_10分析进一步证实AP优化布局下深部包络调制的后部优势。绝对幅度在各布局中的前后差异均较弱。
敏感性分析。 将深部触点比例从10%变化至90%，AP优化布局的后部优势在广泛的R值范围内保持显著，而绝对幅度在任何比例下均无显著差异，外侧优化和对照布局在任何比例下均未显示前后差异，表明该效应不依赖于特定的深度阈值选择。
前后轴操控性。 以最前部（Ant_10）和最后部（Post_10）电极轨迹计算前后调制比，AP优化布局下该比值随电流比增加呈单调下降趋势，Spearman相关系数为-1.00，p=0.017，表明调制焦点沿前后轴系统移动。外侧优化布局和对照AP布局均无显著操控关系。恒定总电流比较进一步证实了1:2与2:1、2:3与3:2条件下的前后调制比变化。
四、讨论与结论
AP优化布局能产生深部后岛叶的优先包络调制，且该效应在广泛的深度阈值范围内稳健，提示优化布局增强的是时间干涉调制本身而非单纯的整体场暴露。电流比的改变可单调、双向地移动调制焦点位置，且仅AP优化布局具备此操控性，为未来针对不同岛叶亚区的应用提供了可控手段。
研究存在若干局限。首先，测量基于单一捐献者标本，属概念验证性质；死后组织电学性质改变主要影响场的整体幅度而非相对空间分布，且所有布局在同一标本、同一记录触点下测量，供体解剖无法解释布局间差异。其次，仿真优化基于通用头模型而非供体自身解剖，但优化与对照布局承受相同的模型失配，测量到的优势应视为优化效果的下限。第三，仅六根电极采样岛叶，空间覆盖有限可能降低统计功效。第四，尸体测量仅表征场的物理分布，无法证明生物学调控效应。此外，仅靶向左侧岛叶，左右半球在伤害感受和内感受功能上存在不对称性，半球选择应依据功能靶点而非单纯电场考量。
研究结论：本研究通过人体捐献标本的颅内记录，为优化时间干涉刺激布局选择性靶向人脑后岛叶提供了实验支持。AP优化布局实现了深部后岛叶的优先包络调制，并可通过改变电流比沿前后轴可预测地操控调制焦点，弥合了计算预测与时间干涉场分布实验验证之间的差距，为后续在体应用奠定了基础。
