经颅磁刺激(transcranial magnetic stimulation, TMS) 是一种非侵入性脑刺激技术,通过置于头皮的线圈产生脉冲磁场,在特定脑区诱发电流,调节神经元活动。传统 TMS 需每天治疗,持续 4-6 周。间歇性θ脉冲刺激(iTBS)是一种模式化 TMS,以 50Hz 的 3 个脉冲为一簇,以 5Hz 的频率重复,每 10 秒刺激 2 秒。加速方案(aiTBS)则在一天内进行多次治疗(如 10 次/天,连续 5 天),可在短时间内产生抗抑郁效果。aiTBS 已被 FDA 批准用于治疗难治性抑郁症。
根据威尔康奈尔医学院研究团队领导的一项研究,一条从前额叶皮层(靠近大脑前部)延伸到更深脑结构——岛叶皮层的回路,似乎介导了一种新型TMS的抗抑郁效果。这一发现可能有助于开发更有效的TMS抑郁症治疗。
在这项发表于《细胞》(Cell)的研究中,研究人员培育了小鼠,其大脑可以通过人工方式刺激前额叶区域,以模拟一种被广泛使用但机制尚不明确的TMS技术的抗抑郁效果。研究人员表明,这种小鼠抗抑郁效果在很大程度上依赖于对连接区域——岛叶皮层的间接刺激。
“我们对这项工作感到兴奋,因为它推进了我们对TMS抗抑郁效应的理解,并指出了更有效的治疗方式。”该研究的资深作者Conor Liston博士说。他是威尔康奈尔医学院精神病学系的 Robert Michels, M.D. 精神病学教授,以及 Feil 家族大脑与思维研究所的神经科学教授。该论文的共同第一作者是研究期间的精神病学博士后研究员Shane B. Johnson博士、Devin Rocks博士和Laura Chalencon博士。
抑郁症是现代世界最常见的诊断疾病之一,其患病率在近几十年来持续上升。仅在美国,根据国家精神卫生研究所的数据,每年有数千万人因抑郁症接受治疗。被称为选择性5-羟色胺再摄取抑制剂的抗抑郁药物是最常见的治疗方法,但通常需要数周才能起效,并且常有副作用。
TMS 治疗虽然需要到诊所就诊,但具有更具靶向性的优势,几乎没有副作用,并且越来越多地用于对药物治疗无反应的患者。一种名为加速间歇性θ脉冲刺激(accelerated intermittent theta-burst stimulation, aiTBS)的新型 TMS 方案,已被发现在仅治疗数天后即可减轻或消除许多患者的抑郁症状。然而,TMS 究竟如何工作以及如何优化,一直难以研究。
“TMS 的递送方式有很多变量,这使得在人体中进行系统测试非常困难。”Liston博士说,他也是纽约长老会/威尔康奈尔医学中心的精神科医生。“这些变量包括每次治疗的时间、具体的脉冲节律、治疗间隔以及靶向的具体脑区等。”
研究人员开发了一种小鼠模型来探索和优化 aiTBS。这种光遗传学小鼠模型使研究人员能够使用与 aiTBS 相同节律的光脉冲来刺激特定的神经元群体。研究团队表明,刺激与 aiTBS 相同的靶向前额叶区域,可以逆转小鼠中应激诱导的抑郁样行为。
接下来,科学家们确定了介导这种效应的特定前额叶神经元,并揭示了这些神经元发生的变化,包括对刺激做出反应而出现的脑细胞之间连接更密集的生长。然后,他们追踪了这些神经元的连接,发现与前额叶-岛叶皮层的连接是抗抑郁效果所必需的。
岛叶皮层的功能复杂且尚未完全被理解;但它们包括处理身体感觉(如饥饿和疼痛)并将这些感觉与情绪相关信号整合。
“岛叶在 TMS 研究中涉及不多,部分原因是它位于大脑深处,常规 TMS 方案难以到达,但它却是抑郁症患者研究中变化最一致的脑区之一。”Liston博士说。
小鼠实验并不总能直接转化到人类。因此,研究人员使用功能性磁共振成像来绘制脑连接图谱,并使用脑电图来测量接受 TMS 治疗的同意患者的神经元反应。他们发现,对前额叶皮层的 TMS 刺激确实对这些患者的岛叶产生了下游效应。
总体结果表明,通过最大化 aiTBS 对岛叶的下游刺激,可能会改善其抗抑郁效果——Liston博士及其同事现在计划利用他们的鼠模型和未来的临床试验进一步研究这一前景。
Liston博士说,识别出对 aiTBS 效果重要的神经元以及这些神经元中发生的变化,也可能催生出靶向这些神经元的新药物疗法。
“与此同时,另一个具有巨大潜力的令人兴奋的策略是将药物治疗与 TMS 配对,以加速抗抑郁反应。”他说。(生物谷Bioon.com)
参考文献:
Shane B. Johnson et al, Fronto-insular circuit mechanisms of accelerated intermittent theta burst stimulation, Cell (2026). DOI: 10.1016/j.cell.2026.04.030.