《Neuroscience & Biobehavioral Reviews》:Personalized Brain Stimulation based on Brain Oscillations: A Systematic Review of MEG- and EEG-informed Transcranial Alternating Current Stimulation (tACS)
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•本系统性综述综合分析了基于M/EEG的个性化tACS的143项实验。•该综述确定了基于频率、时序和电极配置的个性化刺激策略是个体化刺激的核心方法。•与传统固定频率方法相比,个性化方案在调动脑振荡和认知功能方面表现出显著优势。•假刺激与主动对照的个性化实验的疗效分别为77.9
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本系统性综述综合分析了基于M/EEG的个性化tACS的143项实验。
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该综述确定了基于频率、时序和电极配置的个性化刺激策略是个体化刺激的核心方法。
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与传统固定频率方法相比,个性化方案在调动脑振荡和认知功能方面表现出显著优势。
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假刺激与主动对照的个性化实验的疗效分别为77.9%和56.2%。
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本研究为未来基于脑振荡的个体化刺激试验提供了方法学路线图。
引言
经颅交流电刺激(tACS)是一种非侵入性脑刺激(NIBS)形式,通过特定频率和振幅的振荡电流作用于头皮(Helfrich等人,2014;Al Qasem等人,2022)。凭借其非侵入性、高便携性和良好的安全性,tACS作为研究和治疗工具日益受到关注(Wang等人,2024年3月8日;Bikson等人,2004年5月15日)。tACS能够潜在地调节脑区内和脑区间的脑活动及振荡(Antal和Paulus,2013;Herrmann等人,2016;Bikson等人,2019),从而导致皮层兴奋性和网络通讯的变化,进而影响脑功能和行为(Antal等人,2008;Fr?hlich和McCormick,2010;Elyamany等人,2021)。尽管tACS在临床和研究领域均展现出令人瞩目的成果,但学界普遍认为仍需开展更多研究以优化其有效性(Kasten等人,2019;Veniero等人,2017)。为此,群体层面和个体层面的优化技术正受到越来越多的关注(Wischnewski等人,2024)。研究者正在探索多种刺激变量(如频率、部位、时机、强度和剂量)以提升tACS的疗效(Zanto等人,2021;Yang等人,2023)。
近年来,基于脑标志物的个体化策略作为一种提升tACS干预有效性的手段日益受到重视。脑电图(EEG)和脑磁图(MEG)是最为广泛使用的模态之一,它们提供高时间分辨率,能够捕捉个体化的动态脑状态/振荡,用于神经活动的时空定位(Jatoi等人,2014;Yang等人,2024年1月1日;Wendel等人,2009)。基于MEG和EEG(M/EEG)的tACS干预个体化方法可分为三大主要途径:(1)频率(Helfrich等人,2014);(2)时序(Al Qasem等人,2022);(3)靶部位(Wang等人,2024年3月8日)(Sharifzadeh等人,2025)。鉴于经典EEG频段内峰值振荡频率存在显著的个体间差异(Grandy等人,2013年10月1日;Trajkovic和Sack,2025;Hoornweder等人,2025),将刺激频率与参与者的内源性节律对齐可用于个体化tACS方案。时序个体化将刺激施加与正在进行的脑活动同步。闭环方案尝试实时个性化刺激的启动时间(如检测特定状态)、相位(如EEG与刺激相位之间或两个刺激部位之间的相位差)或频率,使其与内源性活动相关联(Stecher等人,2021;Zarubin等人,2020;Robinson等人,2018)。最后,电极配置个体化涉及优化电极放置位置,以更精准地靶向功能相关的振荡活动源。这可能涉及前向建模和源定位技术,以最大化诱导电场的空间精度和强度(Radecke等人,2023;Del Felice等人,2019;Bernardi等人,2021)。
尽管基于M/EEG的个性化tACS研究数量不断增加,且已探索了多种个体化策略(频率、时序和电极配置),但该新兴领域仍缺乏系统性且批判性的综述。特别是,目前明显缺乏以下内容:1)严格映射这些个体化研究所使用的全部参数空间;2)批判性评估其方法学质量,尤其是验证个性化方法所必需的严格对照条件的纳入。这一不足构成了我们在理解M/EEG指导的tACS干预的疗效和转化潜力方面的重要空白,阻碍了稳健临床方案的发展。在此背景下,我们完成了一项系统性综述,旨在概述M/EEG指导的个性化tACS干预的参数空间,重点关注评估现有方法学途径并综合已有报告结果。
各章节摘要
结果
我们对基于M/EEG的个性化tACS研究的筛选共纳入78项研究,包含143项独立实验,均发表于2024年1月之前。纳入的实验中,共90.2%(n=129)在健康人群中开展。其余9.8%涉及耳鸣患者(2.8%,n=4)、亨廷顿病(2.8%,n=4)、帕金森病(0.7%,n=1)、纤维肌痛(0.7%,n=1)、阅读障碍(0.7%,n=1)、重度抑郁症(0.7%,n=1)、强迫症(0.7%,
讨论
本系统性综述探讨了利用M/EEG数据个性化tACS施加的潜力。通过考察符合纳入条件的研究的M/EEG记录细节、tACS方案、主要结果、对照条件和结果显著性,我们描绘了参数空间和方法学格局。在此基础上,我们根据M/EEG个体化方法将这些实验分为三大主要类别:(1)频率(Helfrich等人
致谢
Brunoni博士获Sherry Gold Knopf Crasilneck杰出精神病学讲席教授称号,以纪念Mollie和Murray Gold,并荣获德克萨斯大学西南医学中心Dear学者奖。
Shermin Sharifzadeh|Ali Fathi Jouzdani|Afra Souki|Andre R. Brunoni|Danilo Benette Marques|Mohsen Ebrahimi|Peyman Ghobadi-Azbari|Aref Pariz|Ghazaleh Soleimani|Fatemeh Yavari|Reza Khosrowabadi|Ines R. Violante|Hamed Ekhtiari