Neuron：自動優(yōu)化TMS線圈放置，實現(xiàn)個性化靶向功能網(wǎng)絡(luò)刺激

經(jīng)顱磁刺激（Transcranial magnetic stimulation, TMS）用于通過操縱特定大腦網(wǎng)絡(luò)和回路中的活動來治療多種精神和神經(jīng)系統(tǒng)疾病，但個體響應(yīng)是高度可變的。在臨床環(huán)境中，TMS線圈的放置通?；诮M平均功能圖或頭皮啟發(fā)式方法。在這里，我們發(fā)現(xiàn)這種方法可以無意中靶向抑郁癥患者的不同功能網(wǎng)絡(luò)，因為他們的功能大腦組織的可變性。通過考慮每個患者獨特的功能性神經(jīng)解剖學(xué)，更精確的TMS靶向應(yīng)該是可行的。為此，我們開發(fā)了一種靶向方法，稱為靶向功能網(wǎng)絡(luò)刺激（targeted functional network stimulation, TANS）。TANS方法改善了8名高度采樣的抑郁癥患者和6名健康個體在靶向上肢和下肢相關(guān)的感覺運動功能網(wǎng)絡(luò)時的計算機刺激特異性。用于實現(xiàn) TANS 的代碼和示例數(shù)據(jù)集作為資源提供。本文發(fā)表在Neuron雜志。(可添加微信號siyingyxf或18983979082獲取原文，另思影提供免費文獻(xiàn)下載服務(wù)，如需要也可添加此微信號入群，原文也會在群里發(fā)布)。

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TMS(經(jīng)顱磁刺激）：

Biological Psychiatry: 利用腦成像改善經(jīng)顱磁刺激Trends in Neurosciences：基于信息的無創(chuàng)經(jīng)顱腦刺激方法從組水平到個體水平的精神分裂癥譜系障礙無創(chuàng)腦刺激

AJP：斯坦福加速智能神經(jīng)調(diào)控療法治療難治性抑郁癥

斯坦福神經(jīng)調(diào)控療法

生物電磁學(xué)在人腦研究中的應(yīng)用

使用自適應(yīng)閉環(huán)刺激打破與人腦互動的界限

神經(jīng)刺激對腦功能和認(rèn)知的狀態(tài)依賴效應(yīng)

AJP：rTMS急性神經(jīng)可塑性對抑郁癥治療結(jié)果的預(yù)測價值

邁向阿爾茨海默病的無創(chuàng)腦刺激2.0時代 經(jīng)顱磁刺激治療老年抑郁癥相位相關(guān)TMS對腦電皮層運動網(wǎng)絡(luò)的影響通過腦電圖/腦磁圖觀察到的大腦活動來指導(dǎo)經(jīng)顱腦刺激

TMS-EEG的臨床應(yīng)用及展望

阿爾茨海默病的神經(jīng)振蕩和腦刺激

PNAS：大腦區(qū)域間耦合的增加和減少會相應(yīng)增加和減少人類大腦中的振蕩活動 Theta-burst經(jīng)顱磁刺激治療創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙亞屬連接預(yù)測經(jīng)顱磁刺激位點抗抑郁療效

成癮和重度抑郁癥的無創(chuàng)腦刺激治療

交叉頻率耦合在認(rèn)知控制不同成分中的因果作用

睡眠、無創(chuàng)腦刺激和老化的大腦研究

經(jīng)顱磁刺激與行為

經(jīng)顱電刺激對生理和病理衰老過程中情景記憶的影響

The Neuroscientist：整合TMS、EEG和MRI——研究大腦連接性皮質(zhì)成對關(guān)聯(lián)刺激決策反應(yīng)抑制：皮質(zhì)-皮質(zhì)間和皮質(zhì)-皮質(zhì)下網(wǎng)絡(luò)

我們是如何感知行動的影響的？—關(guān)于中介感的任務(wù)態(tài)fMRI研究

使用刺激設(shè)備在神經(jīng)回路調(diào)控層面對精神疾病進(jìn)行治療

AJP：基于環(huán)路神經(jīng)調(diào)節(jié)的癥狀特異性治療靶點

θ和α振蕩在工作記憶控制中作用的因果證據(jù)

TMS-EEG研究：大腦反應(yīng)為卒中后的運動恢復(fù)提供個體化數(shù)據(jù)皮質(zhì)運動興奮性不受中央區(qū)mu節(jié)律相位的調(diào)節(jié)TMS–EEG聯(lián)合分析在人類大腦皮層連接組探索中的貢獻(xiàn)人類連接體的個體化擾動揭示了與認(rèn)知相關(guān)的可復(fù)現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)動態(tài)生物標(biāo)記物

重復(fù)經(jīng)顱磁刺激產(chǎn)生抗抑郁效果的基礎(chǔ)：全腦功能連接與與局部興奮度變化

實時EEG觸發(fā)的TMS對抑郁癥患者左背外側(cè)前額葉皮層進(jìn)行腦振蕩同步刺激

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tACS結(jié)合EEG研究:創(chuàng)造力的神經(jīng)機制

1. 引言

重復(fù)經(jīng)顱磁刺激是一種神經(jīng)調(diào)控技術(shù)，通過操縱特定大腦回路和網(wǎng)絡(luò)中的活動，用于治療多種精神和神經(jīng)系統(tǒng)疾病，包括重度抑郁癥。然而，對TMS的臨床反應(yīng)是可變的，只有30%-40%的治療抵抗性抑郁癥患者在常規(guī)方案下達(dá)到緩解。一些患者缺乏反應(yīng)可能部分是由于未能激活所需的功能網(wǎng)絡(luò)，因為單個人腦表現(xiàn)出特殊的功能組織，而TMS協(xié)議中的空間定位通常不是個性化的。在本報告中，我們在兩個數(shù)據(jù)集中檢查了功能性神經(jīng)解剖學(xué)，包括8名高度抽樣的重度抑郁癥患者和6名沒有報告抑郁癥史的個體。在這兩個樣本中，我們展示了其功能性大腦組織中的個體變異性如何與TMS選擇性地靶向特定腦回路的能力相互作用。我們繼續(xù)開發(fā)一種用于更精確的個體化靶向的新方法，并在體內(nèi)進(jìn)行驗證。

近年來，精確功能映射——使用靜息態(tài)功能磁共振成像（functional magnetic resonance imaging, fMRI）在個體水平上描繪功能性腦組織的做法已迅速加速。對高度采樣的個體的多項研究表明，個體的功能性大腦組織的特征偏離了大群體中的中心趨勢，并且還展示了如何在不同被試的同一皮質(zhì)或皮質(zhì)下區(qū)域中表示不同的功能網(wǎng)絡(luò)。研究還報告說，功能連接或TMS刺激部位的網(wǎng)絡(luò)屬性可以影響治療結(jié)果。這些發(fā)現(xiàn)創(chuàng)造了一種期望，即用TMS靶向相同的解剖區(qū)域可能會無意中在不同患者中激活不同的功能網(wǎng)絡(luò)，這反過來可能導(dǎo)致治療反應(yīng)的可變性。

盡管人們越來越有興趣在基礎(chǔ)研究環(huán)境和TMS干預(yù)措施中使用功能連接來確定靶點位置，大多數(shù)傳統(tǒng)的TMS方案不是由個體患者的功能性腦整合情況指導(dǎo)的。相反，基于頭皮啟發(fā)式的通用線圈放置或從群組平均功能映射派生的立體定位坐標(biāo)已被使用。這些通用方法的一個原因是，當(dāng)使用傳統(tǒng)的單回波fMRI方法時，在單個水平上可靠地映射功能網(wǎng)絡(luò)可能需要每個受試者的大量數(shù)據(jù)，這是臨床環(huán)境中的一個重大障礙。我們最近發(fā)現(xiàn)，當(dāng)使用多回波fMRI方法時，用于每個受試者精準(zhǔn)功能映射所需的數(shù)據(jù)較少，這應(yīng)該會增加臨床環(huán)境中個性化TMS靶向的可行性。

本文由三部分組成。在第一部分中，我們介紹了8名抑郁癥患者和6名非抑郁癥患者的功能網(wǎng)絡(luò)圖，并使用電場建模來演示標(biāo)準(zhǔn)TMS靶向方法如何在每個個體中激活多個不同的功能網(wǎng)絡(luò)，正是這種可變性，從第一性原理（from first principles）可能并不總是產(chǎn)生預(yù)期的臨床結(jié)果。接下來，我們提出了一種新技術(shù)，我們稱之為靶向功能網(wǎng)絡(luò)刺激（targeted functional network stimulation, TANS），它利用每個個體獨特的功能拓?fù)浜推べ|(zhì)折疊模式的情況，在頭皮上找到一個線圈位置，這將刺激給定的目標(biāo)功能網(wǎng)絡(luò)，盡可能少的偏離靶刺激。使用 TANS 可獲得的刺激特異性水平在計算機中進(jìn)行評估，并與替代靶向方法進(jìn)行比較。最后，我們驗證了TANS方法在體內(nèi)的有效性，方法是使用它來選擇性地激活三個健康個體的上肢和下肢的感覺運動（somatomotor, SM）功能網(wǎng)絡(luò)。靶向工作流程和代碼，以及一個示例數(shù)據(jù)集，已作為公共資源在線提供。
2. 方法

2.1 解剖學(xué)預(yù)處理和皮質(zhì)表面生成

使用人類連接組項目（Human Connectome Project, HCP）的PreFreeSurfer對解剖學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理并生成皮質(zhì)表面。FreeSurfer和PostFreeSurfer流程（4.3版）。
2.2 多回波fMRI預(yù)處理

多回波數(shù)據(jù)的預(yù)處理最大限度地減少了空間插值和體積平滑，同時保留了回波的排列。每個掃描的單波段參考（single-band reference, SBR）圖像被平均化（共五張；每個回波一張）。由此產(chǎn)生的平均SBR圖像被對齊、平均，與ACPC對齊的T1加權(quán)解剖圖像共配準(zhǔn)，并同時使用FSL的topup和epi_reg程序?qū)臻g畸變進(jìn)行校正。Freesurfer的bbregister算法被用來細(xì)化這種聯(lián)合配準(zhǔn)。對于每一次掃描，每個時間點的回聲都被合并，使用FSL的MCFLIRT工具，通過4個階段（sinc）的優(yōu)化，對平均SBR圖像進(jìn)行了獨特的6 DOF配準(zhǔn)（每個容積一個）。所有這些步驟（與平均SBR圖像的共同配準(zhǔn)、ACPC對齊和糾正空間扭曲）都使用FSL的convertwarp工具連接起來，并在使用FSL的slicetimer程序糾正切片時間差異后，作為一個單一的spline warp應(yīng)用于每個回聲的各個volume。功能性圖像進(jìn)行了大腦提取，使用共配準(zhǔn)的大腦提取的T1加權(quán)解剖圖像作為掩碼，并使用ANTs的N4BiasFieldCorrection工具對信號強度不均勻性進(jìn)行校正。所有的去噪都是在預(yù)處理的、ACPC對齊的圖像上進(jìn)行的。
2.3 功能腦網(wǎng)絡(luò)的精準(zhǔn)繪制

構(gòu)建了一個功能連接矩陣，總結(jié)了所有研究訪問中所有皮層頂點和皮層下體素的時間序列之間的相關(guān)性。相距小于10毫米的節(jié)點之間的相關(guān)性（geodesic和歐氏空間分別用于皮質(zhì)-皮質(zhì)和皮質(zhì)下-皮質(zhì)的距離）被設(shè)置為零。屬于皮層下結(jié)構(gòu)的體素之間的相關(guān)性被設(shè)置為零。對功能連接矩陣進(jìn)行閾值處理，使其至少保留與每個頂點和體素最強的X%的相關(guān)性（0.01、0.02、0.05、0.1、0.2、0.5、1、2和5%），并作為InfoMap社區(qū)檢測算法的輸入。如Gordon等人（2020年）所做的那樣，進(jìn)一步分析的最佳尺度被定義為相對于從隨機旋轉(zhuǎn)的網(wǎng)絡(luò)中計算的大小加權(quán)平均同質(zhì)性的中位數(shù)產(chǎn)生最佳大小加權(quán)平均同質(zhì)性的圖形閾值。發(fā)現(xiàn)在0.1%的圖形密度下，大小加權(quán)平均同質(zhì)性相對于隨機旋轉(zhuǎn)的社區(qū)是最大的。在這個閾值的集群被人工審查，并由研究作者分配功能網(wǎng)絡(luò)身份。
2.4 與其他電子場定位方法的比較

定向功能網(wǎng)絡(luò)刺激（targeted functional network stimulation, TANS）算法的性能與快速計算輔助偶極子方法（auxiliary dipole method, ADM；Gomez等人，2021）進(jìn)行了比較。使用了ADM的默認(rèn)參數(shù)。5毫米的ROI球體以TANS第1步中確定的目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)簇的中心點為中心。
3. 結(jié)果

3.1 靶向同一大腦區(qū)域可以激活患者之間的不同功能網(wǎng)絡(luò)

我們首先研究了以符合當(dāng)前臨床實踐的方式提供TMS（將刺激線圈直接放置在同一解剖區(qū)域上方）在多大程度上可能刺激不同患者的不同功能網(wǎng)絡(luò)。第一個實驗的主要目標(biāo)是評估對靶向方法的需求，該方法以每個患者大腦中功能網(wǎng)絡(luò)的空間排列方式為指導(dǎo)。

使用InfoMap（一種廣泛使用的社區(qū)檢測算法），以及Gordon等人使用的精確功能映射程序，繪制了8名抑郁癥患者（n=3名女性，平均年齡28.97±7.06歲）和6未報告精神疾病歷史的被試（n=6名男性，平均年齡34.6±9.30歲）的功能網(wǎng)絡(luò)。與高度采樣個體的其他研究一致，我們觀察到患者功能網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌ù笮?、形狀、空間排列）的可變性（見圖1A）。使用每個個體的整個靜息態(tài)fMRI數(shù)據(jù)集（每個受試者9.42±9.94小時的數(shù)據(jù)，范圍：0.72-29.86小時）繪制功能網(wǎng)絡(luò)。然而，只需30分鐘的首次研究數(shù)據(jù)即可獲得高度相似的地圖，表明較小的多回波fMRI數(shù)據(jù)足以描繪患者特異性功能性神經(jīng)解剖學(xué)，以實現(xiàn)個體化TMS靶向。

圖 1. 靶向左側(cè)背外側(cè)前額葉皮層的同一區(qū)域可能會刺激不同患者的不同功能腦網(wǎng)絡(luò)。

（A）使用精確的功能映射方法識別每個患者的功能性腦網(wǎng)絡(luò)。

（B）每個患者TMS線圈直接設(shè)置在MNI坐標(biāo)X = ?42，Y = 44和Z = 30上的電場（E-field）。

（C）使用基于百分位的閾值定義的電子場熱點（99%–99.9%，以 0.1% 的步長表示）。

（D）選擇一個具有代表性的中間值（99.5%），用于可視化插圖中電子場熱點內(nèi)的功能網(wǎng)絡(luò)。患者之間功能網(wǎng)絡(luò)刺激的變異性總結(jié)在水平堆疊條形圖中。

接下來，我們探究了通用靶向方法如何通過電場建模激活每個個體的功能網(wǎng)絡(luò)，這是估計TMS效應(yīng)空間分布的主要方法。蒙特利爾神經(jīng)學(xué)研究所（Montreal Neurological Institute, MNI）坐標(biāo)X = ?42，Y = 44，Z = 30——最近多項TMS研究中使用的刺激靶標(biāo)——被轉(zhuǎn)換為每個人的原始圖像空間。這些坐標(biāo)對應(yīng)于組平均的靜息態(tài)fMRI數(shù)據(jù)中的膝下扣帶回負(fù)相關(guān)峰值。使用SimNIBS進(jìn)行電子場建模。為了模仿TMS的典型刺激方式，線圈中心位于靶點的正上方，手柄朝向后方。這種線圈放置產(chǎn)生的電場顯示在每個患者膨脹的皮質(zhì)表面上（圖1B）。電場“熱點”（其中電場是最大的）是使用基于百分位的閾值范圍（99%-99.9%，以0.1%為步長）定義的。在每個患者的電場熱點中觀察到多個功能網(wǎng)絡(luò)（圖1C）。例如，在患者MD02中，電場熱點主要位于額頂網(wǎng)絡(luò)（電場熱點的35%），但突顯網(wǎng)絡(luò)和帶狀蓋網(wǎng)絡(luò)（cingulo-opercular networks）也受到相對高水平的刺激（分別為28%和29%的電場熱點）。在其他患者中，例如 MD01 和 MD04，突顯網(wǎng)絡(luò)比額頂網(wǎng)絡(luò)接受更多的刺激（MD01 和 MD04 中：分別為電場熱點的 42% vs 4% 和 27% vs 12%）。堆疊水平條形圖總結(jié)了所有8名患者中每個功能性腦網(wǎng)絡(luò)所占用的總電場熱點表面積的百分比（圖1D）。在6個非抑郁個體中觀察到類似的模式。

總之，第一個分析揭示了兩個結(jié)果，這些發(fā)現(xiàn)激發(fā)了本文引入的靶向方法。首先，只需每名患者的30分鐘多回波fMRI數(shù)據(jù)即可獲得高度可靠的患者特異性功能圖，這表明TMS靶向的個體化網(wǎng)絡(luò)映射在臨床環(huán)境中應(yīng)該是可行的。其次，當(dāng)使用通用靶向方法時，盡管相同的解剖區(qū)域被指定為刺激靶點，但在電場熱點內(nèi)觀察到不同的功能網(wǎng)絡(luò)，并且經(jīng)常在個體內(nèi)同時靶向多個功能網(wǎng)絡(luò)。TMS的功效取決于是否激活患者癥狀相關(guān)的特定功能網(wǎng)絡(luò)，因此圖1中提出的研究結(jié)果表明，通用靶向方法可能不是選擇性地激活患者特定功能網(wǎng)絡(luò)的最佳選擇。因此，我們試圖開發(fā)一種個性化的靶向方法，該方法利用每個患者大腦功能網(wǎng)絡(luò)在空間上的排列信息來更有選擇性地刺激給定的目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)。在下一節(jié)中，我們將介紹這種方法，稱為 TANS。

3.2 TANS方法

圖2提供了 TANS 方法中四個主要步驟的圖形表示:

第一步是找到位于回冠上（gyral crown）的目標(biāo)功能網(wǎng)絡(luò)的最大部分。試圖刺激溝（sulcus）中目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的碎片將不可避免地導(dǎo)致對最近的回（gyrus）上的任何功能網(wǎng)絡(luò)的更大刺激，因為電場在gyral crown上最強。第一步的假設(shè)是，重要的是在特定功能網(wǎng)絡(luò)內(nèi)進(jìn)行刺激，而不是在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的任何特定點。

在第二步中，在步驟1中確定的目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)集群的質(zhì)心上方的頭皮表面上創(chuàng)建線圈位置的搜索網(wǎng)格。子采樣用于降低搜索網(wǎng)格密度并縮短運行時間。

在第三步中，在搜索網(wǎng)格中的每個點執(zhí)行電場建模（以用戶指定的角度分辨率在每個位點考慮多個方向），并將每個模擬生成的電子場的強度映射到皮質(zhì)表面。

在最后一步中，分別計算目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)占據(jù)的電場熱點表面積的百分比（稱為“目標(biāo)值（on-target value）”），然后取平均值。可以指定回避區(qū)域以避免刺激特定的非目標(biāo)區(qū)域或網(wǎng)絡(luò)。如果沒有提供回避區(qū)域，則對任何非目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的刺激都將受到同等懲罰。在電子場熱點閾值范圍內(nèi)最大化on-target value的線圈放置被認(rèn)為是最佳選擇。TANS能夠在用戶無需指定特定刺激強度的情況下識別最佳線圈位置，因為電場的強度隨dI/dt（整個線圈中電流的變化速度）線性變化，因此，它對其空間分布沒有影響（包括其最大值）。然而，一旦確定了最佳的線圈位置，就可以對一系列可能的刺激強度進(jìn)行建模，并且可以估計在每個強度水平上靶點的超閾值電場部分（給定一些代表神經(jīng)激活閾值的絕對閾值，從運動誘發(fā)電位[motor evoked potentials, MEPs]或其他一些方法推斷出來）。

圖 2. 靶向功能網(wǎng)絡(luò)刺激（targeted functional network stimulation, TANS）方法的四個主要步驟。步驟1包括丟棄位于溝中的目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)頂點，以識別感興趣搜索空間（在本例中為外側(cè)前額葉皮層）內(nèi)gyral crown上目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的最大部分。

步驟 2 包括在步驟 1 中標(biāo)識的目標(biāo)聚類質(zhì)心正上方創(chuàng)建搜索網(wǎng)格。

在步驟 3 期間，在搜索網(wǎng)格中的每個點執(zhí)行電場建模。步驟4包括確定最符合電場最大值（“熱點”，為優(yōu)化目的而定義，使用基于百分位的閾值）與目標(biāo)功能網(wǎng)絡(luò)最對齊的線圈位置。白色箭頭突出顯示了與非最佳線圈放置示例相關(guān)的脫靶刺激。在找到最佳線圈位置后，可以對一系列刺激強度水平進(jìn)行建模，并繪制在每個強度水平（給定特定的神經(jīng)激活閾值）上靶點的超閾值電場百分比。dI/dt是整個線圈中電流的變化速度。

TANS方法納入了其他基于電場的TMS靶點方法的要素，包括使用SimNIBS電場建模軟件和網(wǎng)格搜索程序（評估靶點上方頭皮的不同線圈位置和方向）。TANS方法在兩個重要方面與其他靶向方法框架存在區(qū)別。首先，現(xiàn)有方法試圖在體積中定義的單個球形感興趣區(qū)域（region of interest, ROI）中最大化電場強度。球體通常不適合描述個體水平上定義的皮層功能網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。此外，由于功能網(wǎng)絡(luò)是多焦點的，并且跨越多個皮質(zhì)區(qū)域，目前尚不清楚應(yīng)該在哪里設(shè)置此ROI以獲得最佳結(jié)果。其次，現(xiàn)有方法不會懲罰脫靶刺激。換句話說，它們旨在找到一個線圈位置，使單個目標(biāo)位置的電場強度最大化，即使這意味著另一個非目標(biāo)區(qū)域或網(wǎng)絡(luò)無意中接收到等效甚至更大的刺激。

3.3 評估 TANS 在計算機中實現(xiàn)的刺激特異性

接下來，我們在計算機中評估了TANS如何選擇性地刺激抑郁癥中最常靶向的功能網(wǎng)絡(luò)之一（基于圖1D所示的結(jié)果）——額頂網(wǎng)絡(luò)。圖 3A顯示了使用TANS刺激每個患者的額頂網(wǎng)絡(luò)（在任一半球）中發(fā)現(xiàn)的最佳線圈位置。圓形熱圖描述了目標(biāo)值如何隨線圈手柄方向的變化（圖3A中顯示的線圈手柄方向是最大化目標(biāo)值的方向）。與每個患者中目標(biāo)功能網(wǎng)絡(luò)的最佳線圈位置和邊界（黑色邊界）相關(guān)的電場如圖3B所示。平均而言，與最佳線圈放置相關(guān)的71.2%±12.4%的電場熱點處于目標(biāo)位置。電場熱點中的所有功能網(wǎng)絡(luò)如圖3C所示（99.5%閾值用于可視化目的）。堆疊水平條形圖（圖3C）總結(jié)了每個功能腦網(wǎng)絡(luò)占用的總電場熱點表面積的百分比。在6個非抑郁個體中觀察到相同的模式。

圖 3. 在高度采樣的抑郁癥患者的數(shù)據(jù)中使用計算機中的TANS實現(xiàn)額頂網(wǎng)絡(luò)的選擇性刺激。（A）使每個患者的靶向值最大化的線圈放置。黑色焦點代表線圈中心。圓形熱圖顯示目標(biāo)值如何隨線圈方向變化。

（B）最佳TMS線圈放置產(chǎn)生的電場。

（C）使用基于百分位的閾值定義的電子場熱點（99%–99.9%，以 0.1% 的步長表示）。選擇中間閾值（99.5%），用于可視化插圖中電場熱點內(nèi)的功能網(wǎng)絡(luò)。

（D）患者之間功能網(wǎng)絡(luò)刺激的變異性，總結(jié)在水平堆疊條形圖中。TANS，targeted functional network stimulation，靶向性功能網(wǎng)絡(luò)刺激。

值得注意的是，TANS方法在某些個體中實現(xiàn)了比其他人更高的目標(biāo)值。例如，MD01 和 MD08 中分別只有 57% 和 55% 的熱點達(dá)到目標(biāo)，而 MD05 和 MD06 分別為 78% 和 93%。進(jìn)一步的分析表明，這在很大程度上是由患者之間目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)大小的差異來解釋的（更大的目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)與更好的目標(biāo)值相關(guān)聯(lián)）。目標(biāo)額頂網(wǎng)絡(luò)集群占用的總表面積與目標(biāo)值之間的相關(guān)性為r = 0.75，表明當(dāng)電場熱點的大小超過目標(biāo)功能網(wǎng)絡(luò)的最大部分時，會發(fā)生更多的脫靶刺激。考慮到這一點，圖3中提出的研究結(jié)果表明，TANS可用于找到選擇性刺激目標(biāo)功能網(wǎng)絡(luò)的線圈位置。

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重慶：
第七十屆磁共振腦影像基礎(chǔ)班（重慶，10.22-27）
第二十八屆彌散成像數(shù)據(jù)處理班（重慶，11.5-10）
第六屆彌散磁共振成像提高班（重慶，11.17-22）
第二十三屆磁共振腦影像結(jié)構(gòu)班（重慶，11.27-12.2）

第二十五屆腦影像機器學(xué)習(xí)班（重慶，12.5-10）

南京：
第二十二屆磁共振腦影像結(jié)構(gòu)班（南京，10.24-29）
第七十一屆磁共振腦影像基礎(chǔ)班（南京，11.12-17）
第二十九屆彌散成像數(shù)據(jù)處理班（南京，11.19-24）

上海：

第三十一屆磁共振腦網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理班（上海，10.28-11.2）

第六十九屆磁共振腦影像基礎(chǔ)班（上海，11.4-9）
第十四屆任務(wù)態(tài)功能磁共振數(shù)據(jù)處理班（上海，11.30-12.5）
北京：
第十一屆磁共振ASL（動脈自旋標(biāo)記）數(shù)據(jù)處理班（北京，11.3-6）

第七十二屆磁共振腦影像基礎(chǔ)班（北京，11.9-14）
第六屆影像組學(xué)班（北京，11.25-30）

第五屆R語言統(tǒng)計班（北京，11.16-20）

第三十四屆磁共振腦網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理班（北京，12.3-8）

3.4 與其他TMS靶向方法的比較

為了將這些發(fā)現(xiàn)情境化，我們將TANS的性能與另一種基于電場的目標(biāo)算法——快速計算輔助偶極子方法（auxiliary dipole method, ADM）進(jìn)行比較。ADM旨在快速找到線圈布局，在體積中定義的單個球面ROI中最大化電場強度。ADM不會在此ROI之外評估電場，并且目標(biāo)以外的功能網(wǎng)絡(luò)可能會獲得與目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)相當(dāng)甚至更高級別的刺激。這些屬性導(dǎo)致人們期望ADM可能會向目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的目標(biāo)位置提供更多的能量，但TANS可能會向特定目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)提供更多的整體能量，而向非目標(biāo)大腦區(qū)域和網(wǎng)絡(luò)提供更少的能量。

在每個人中，我們首先計算了使用通用（圖4 A）、ADM(快速計算輔助偶極子方法)（圖4B）和TANS線圈放置（圖4C）時每個功能網(wǎng)絡(luò)占據(jù)的電場熱點的百分比。與通用方法相比，TANS的目標(biāo)值增加了51%±21%（配對t檢驗，[t(13)= 9.61, p <0.001]），與ADM相比增加了31%±16%（配對t檢驗，[t(13)= 5.76, p <0.001]）。在非抑郁個體中觀察到相同的模式。使用ADM時，球面ROI內(nèi)的電場強度平均高出28%±23%（配對t檢驗，[t(13) = 4.09，p = 0.001]，參見圖5A），表明ADM方法按預(yù)期工作。我們注意到，在一些患者（例如MD04）中，目標(biāo)質(zhì)心處的電場強度的差異可歸因于TANS線圈放置向遠(yuǎn)離其質(zhì)心的功能網(wǎng)絡(luò)的一部分提供刺激。

圖 4. 將 TANS 在計算機中的表現(xiàn)與抑郁患者中的其他兩種靶向方法進(jìn)行比較。

（A–C）使用通用（A），ADM（B）和TANS（C）線圈放置時功能腦網(wǎng)絡(luò)刺激的變異性。（D）每個患者體內(nèi)目標(biāo)值的相對改善（電場熱點與額頂網(wǎng)絡(luò)對齊的比例）。

TANS，targeted functional network stimulation，靶向性的功能網(wǎng)絡(luò)刺激；ADM，auxiliary dipole method，輔助偶極子法。圓形，通用；方形，ADM；三角形，TANS。

圖 5. TANS方法增加了目標(biāo)功能腦網(wǎng)絡(luò)中的刺激總量。

（A）使用 ADM 和 TANS 時，在目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)集群的質(zhì)心處設(shè)置的 5 mm ROI 球體內(nèi)的平均電場強度。方形，ADM；三角形，TANS。

（B）與 ADM（左）和 TANS（右）確定的最佳線圈放置相關(guān)的電場。黑色邊界表示目標(biāo)功能網(wǎng)絡(luò)的邊界。黑色箭頭突出顯示對非目標(biāo)區(qū)域的刺激。

（C）顯示每位患者的總on-target和脫靶刺激（電場熱點內(nèi)所有目標(biāo)和非目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)頂點的總和V/m）。所有仿真均在刺激強度為 dI/dt = 1 A/μs 的情況下進(jìn)行。

ADM，auxiliary dipole method，輔助偶極子法；TANS，targeted functional network stimulation，靶向性的功能網(wǎng)絡(luò)刺激。

和TANS方法時，每個個體在電子場熱點內(nèi)每個功能網(wǎng)絡(luò)的頂點上的總電子場強度總和。圖5B中，與TANS和ADM線圈放置相關(guān)的電場顯示在每位患者膨脹后的皮質(zhì)表面上。圖5C中顯示了每位患者的總的on-target和off-target刺激（當(dāng)dI/dt = 1 A/μs時，電場熱點內(nèi)所有目標(biāo)和非目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)頂點的總和V/m）。與ADM方法相比，靶向刺激量平均增加24%±16%（配對t檢驗，[t(13)= 5.36，p<0.001]）。與ADM方法相比，TANS的脫靶刺激平均降低了45%±23%（配對t檢驗，[t(13)= 6.26，p <0.001]）。在八名患者中的五名（MD01，MD02，MD04，MD07和MD08）和六名非抑郁癥患者中的五名（ME01，ME03，ME04，ME05和ME06），非目標(biāo)功能網(wǎng)絡(luò)實際上接受了與目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)相當(dāng)或更高的刺激水平。這些發(fā)現(xiàn)共同表明，TANS和ADM可用于實現(xiàn)不同的目的。具體而言，TANS將電場最大值（“熱點”）與目標(biāo)功能網(wǎng)絡(luò)對齊。相比之下，ADM在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的單個位置最大化了電場強度，在某些情況下，這會導(dǎo)致同時刺激相鄰的非目標(biāo)區(qū)域和網(wǎng)絡(luò)。

最后，我們重復(fù)了我們的主要分析，使用絕對閾值來定義電場的超閾值比例。這使我們能夠評估在給定刺激強度水平和假設(shè)的神經(jīng)激活閾值的情況下，TANS相對于其他靶向方法所能實現(xiàn)的刺激特異性（圖6）。在所有14名研究參與者中，我們計算了在一系列刺激強度水平下（dI/dt = 1-155 A/μs）使用通用（圖6A），ADM（圖6B）和TANS線圈位置（圖6C）時，額頂網(wǎng)絡(luò)占用的電場熱點（當(dāng)神經(jīng)激活閾值設(shè)置為100 V/m時）的百分比，這大約對應(yīng)于使用 B70 線圈時我們的 MagPro X100 機器上實現(xiàn)的 dI/dt 的可能范圍）。TANS與通用方法相比，TANS將靶向值提高了50%±19%（配對t檢驗，[t(13)= 9.27，p <0.001]），與ADM相比增加了32%±16%（配對t檢驗，[t(13)= 6.06，p <0.001]）。在6個非抑郁個體中觀察到類似的模式。我們使用較低的絕對閾值（見圖6的右列）重復(fù)了這一分析，并觀察到類似的結(jié)果模式，表明我們對TANS相對于其他靶向方法的評估在絕對閾值的選擇方面是穩(wěn)健的。

圖 6. 評估在抑郁癥患者中使用TANS和其他兩種靶向方法時，刺激強度對計算機中實現(xiàn)的刺激特異性的影響。

（A-C）使用兩個假設(shè)的神經(jīng)激活閾值，100（左列）和50 V/m（右列），線圈放置方法分別為通用（A），ADM（B）和TANS（C）?？紤]了一系列刺激強度（dI/dt = 1-155 A/μs）。

（D）每位患者的靶向值（與額頂網(wǎng)絡(luò)對齊的超閾值電場熱點的最大比例）的相對改善。獨特的顏色代表不同的研究參與者。

TANS，targeted functional network stimulation，靶向性的功能網(wǎng)絡(luò)刺激；ADM，auxiliary dipole method，輔助偶極子法。圓形，通用法；方形，ADM；三角形，TANS。

3.5 在體驗證TANS方法

在我們的最終分析中，我們在體測試了TANS方法可以提高刺激特異性的預(yù)測。運動皮層（M1）的TMS單脈沖可以引起對側(cè)肌肉的收縮，稱為MEP。M1中的功能網(wǎng)絡(luò)可以在個體水平上使用靜息態(tài)fMRI描繪，這些網(wǎng)絡(luò)對應(yīng)于足部、手部和嘴巴區(qū)域。我們推斷，MEPs可以用作on-target效應(yīng)（目標(biāo)肢體運動）和脫靶效應(yīng)（非目標(biāo)肢體運動）的讀數(shù)，并以這種方式測試TANS方法是否可用于更有選擇性地激活特定功能腦網(wǎng)絡(luò)。

使用ADM和TANS生成了TMS線圈位置，靶向三個健康個體中的SM-手和SM-足網(wǎng)絡(luò)。與之前報告的建模結(jié)果（圖5）一致，使用TANS時，電場模擬預(yù)測了更好的刺激特異性（參見圖7B中的白色箭頭和圖7C中總結(jié)的總的非靶向刺激的差異）。出于這個原因，我們預(yù)計TANS與ADM相比，其脫靶刺激較少——特別是在靶向SM-足網(wǎng)絡(luò)時（圖7C，頂部圖）。我們通過使用ADM和TANS為每個人規(guī)定的最佳線圈位置，將單個TMS脈沖（強度范圍為最大刺激器輸出[maximum stimulator output, MSO]的35%至80%，每個強度5個脈沖）施用于右側(cè)SM-手（青色）和SM-足（深綠色）功能網(wǎng)絡(luò)來測試這一預(yù)測。受試者和施用TMS的個體都不清楚（雙盲）靶點位置和用于生成每個線圈位置的方法。TMS實驗員通過視覺監(jiān)測對側(cè)上肢或下肢的運動，并使用放置在左側(cè)第一背骨間肌和脛骨前肌的表面電極確認(rèn)肌肉收縮，這些電極連接到納入BrainSight神經(jīng)導(dǎo)航系統(tǒng)的2通道肌電圖（electromyography, EMG）裝置。

圖 7. TANS方法的在體驗證。靶向健康個體（ME01）中的相鄰感覺運動功能網(wǎng)絡(luò)，以確認(rèn)TANS可用于選擇性地刺激功能腦網(wǎng)絡(luò)。

（A）ME01右側(cè)感覺運動皮層所代表的功能網(wǎng)絡(luò)包括感覺運動-足（深綠色）、感覺運動-手（青色）和感覺運動-面部（棕褐色）網(wǎng)絡(luò)。

（B）與感覺運動-足（頂行）和感覺運動-手（底行）網(wǎng)絡(luò)靶點的 ADM 和 TANS 線圈放置相關(guān)的電場。對于ADM，目標(biāo)球體以TANS識別的目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)集群的質(zhì)心為中心。白色箭頭突出顯示了使用 ADM 靶向感覺運動-足網(wǎng)絡(luò)時感覺運動-手的無意刺激。

（C）與ADM相比，使用TANS時，在ME01中，目標(biāo)上和目標(biāo)外刺激的總量（電場熱點內(nèi)所有目標(biāo)和非目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)頂點的總和V/m）分別增加和減少。這些模擬是在刺激強度設(shè)置為 dI/dt = 1 A/μs 的情況下執(zhí)行的。

（D）將單個TMS脈沖（刺激強度范圍為MSO的35%至80%，以5%步長）傳遞到感覺運動-足和感覺運動-手網(wǎng)絡(luò)的百分比，這些網(wǎng)絡(luò)在對側(cè)下肢（深綠色）或上肢（青色）中產(chǎn)生肌肉收縮。當(dāng)使用TANS靶向感覺運動-足時，在任何刺激強度下均未觀察到上肢運動；因此，右上方面板中沒有青色條。同樣，在其他三個實驗中，在任何刺激強度下均沒有觀察到下肢的運動；因此，其他三個面板中沒有綠色條。

（E和F）使用 ADM 和 TANS 線圈放置時，單個 TMS 脈沖傳遞到感覺運動-足（E）和感覺運動-手（F）網(wǎng)絡(luò)目標(biāo)時，左脛骨前肌和第一背骨間肌響應(yīng)的肌電圖記錄。垂直紅線表示TMS脈沖的開始。

ADM，auxiliary dipole method，輔助偶極子法；TANS，targeted functional network stimulation，靶向性的功能網(wǎng)絡(luò)刺激；SM，感覺運動；MSO，maximum stimulator output，最大刺激器輸出；EMG，electromyography，肌電圖。

這個實驗的結(jié)果與我們的預(yù)測是一致的。在所有三個受試者中，TANS在目標(biāo)肢體中產(chǎn)生MEP，并且在任何刺激強度水平下都沒有觀察到非目標(biāo)肢體的運動。相比之下，ADM在三個受試者中的兩個受試者中在非目標(biāo)肢體中產(chǎn)生了MEP，這與預(yù)測這些情況下非目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)刺激的電場建模結(jié)果一致。我們在下面更詳細(xì)地描述了在第一個被試（ME01）中觀察到的結(jié)果（見圖7D–7F）。

當(dāng)瞄準(zhǔn)ME01中的SM-foot網(wǎng)絡(luò)時（參見圖7D和7E的頂行），只有TANS線圈放置引起對側(cè)腳中的MEP，而ADM線圈放置引起對側(cè)手的MEP，正如預(yù)期的那樣，頂部面板圖7C中預(yù)測的高水平脫靶刺激。當(dāng)使用TANS線圈放置來靶向SM-foot網(wǎng)絡(luò)時，在任何強度水平上都沒有觀察到手部運動（參見圖7D的右上方面板），這表明沒有脫靶刺激。相反，當(dāng)瞄準(zhǔn)SM-hand網(wǎng)絡(luò)時（圖7F），ADM和TANS線圈的放置都誘發(fā)了對側(cè)手部的MEP（參見圖7D和7F的底行），并且都沒有引發(fā)對側(cè)足中的MEP（在任何強度水平下），這表明兩種方法在這種情況下都沒有脫靶效應(yīng)。ME01中ADM實際上以略低于TANS的強度（40% vs 45% MSO）引發(fā)手部MEP，這與早期的模擬一致，表明ADM有時可以在單個位置最大化刺激強度（圖5A），但代價是脫靶刺激（圖5C）。在ME02和ME06中觀察到一組類似的結(jié)果。總的來說，這些結(jié)果證實了TANS方法提高刺激特異性的預(yù)測，而ADM也傾向于刺激非目標(biāo)大腦區(qū)域或網(wǎng)絡(luò)。

4. 討論

在本文的第一部分中，我們精確地繪制了14個高度采樣的個體（8名抑郁癥患者和6個健康個體）的功能性腦網(wǎng)絡(luò)，并發(fā)現(xiàn)以符合當(dāng)前臨床實踐的方式（將刺激線圈直接定位在同一解剖區(qū)域上方）施用TMS可能會由于大腦功能組織的可變性而在不同個體中激活不同的功能網(wǎng)絡(luò)（圖1）。盡管功能網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞膫€體差異現(xiàn)已在健康人群中廣泛存在，但尚未在臨床人群中得到廣泛研究，并且它們對于確定TMS如何治療患者的功能網(wǎng)絡(luò)至關(guān)重要。這一發(fā)現(xiàn)促使我們開發(fā)了一種新的TMS靶向方法，這里稱為TANS，它利用個體特異性功能網(wǎng)絡(luò)圖和皮質(zhì)折疊模式來找到線圈位置，從而最大限度地提高刺激特異性（圖2）。在模擬中，TANS在8名抑郁癥患者（圖3，4，5和6）和6名非抑郁癥患者中實現(xiàn)了對額頂網(wǎng)絡(luò)的選擇性顯著提高。在前瞻性原理驗證演示中，當(dāng)靶向三個健康個體的上肢和下肢相對應(yīng)的SM功能網(wǎng)絡(luò)時，TANS的表現(xiàn)符合預(yù)期?？偟膩碚f，這些發(fā)現(xiàn)證明了TANS在個體患者水平上描繪和選擇性地靶向功能性腦網(wǎng)絡(luò)的可行性。

TMS被認(rèn)為可以通過操縱特定大腦回路中的活動來緩解精神疾病的癥狀，包括重度抑郁癥。與這種可能性一致，Siddiqi等人（2019）最近發(fā)現(xiàn)，當(dāng)刺激扣帶-眼周（cingulo-opercular）或背側(cè)注意力網(wǎng)絡(luò)的功能回路時，具有悲傷和快感缺乏癥狀的患者對TMS的反應(yīng)最好，而額頂和默認(rèn)模式網(wǎng)絡(luò)是焦慮和軀體癥狀患者更有效的刺激靶點。圖1中總結(jié)的實驗結(jié)果表明，由于TMS所靶向的區(qū)域內(nèi)功能網(wǎng)絡(luò)在空間上的排列方式存在個體差異，即使在靶向與相同解剖位置相對應(yīng)的坐標(biāo)時，也可能在不同患者中刺激多個不同的功能網(wǎng)絡(luò)集。一般而言，在患者之間刺激不同的功能網(wǎng)絡(luò)或在患者內(nèi)同時刺激多個功能不同的網(wǎng)絡(luò)是不可取的，因為它會導(dǎo)致對TMS的治療反應(yīng)的可變性。同時，目前尚不清楚相同的功能網(wǎng)絡(luò)是否會成為治療所有抑郁癥患者的最佳TMS靶點?；加幸钟舭Y的個體表現(xiàn)出不同的臨床癥狀特征，這可能與不同的病理生理機制有關(guān)，相反，刺激不同的功能網(wǎng)絡(luò)或功能網(wǎng)絡(luò)的特定組合可能是有益的。TANS方法應(yīng)該是有用的，獨立于每個患者需要靶向哪個或哪些功能網(wǎng)絡(luò)，并且如果不同的抑郁癥亞型從靶向不同的功能網(wǎng)絡(luò)中受益，則將特別有影響力。

本文中一個主要的突出概念問題是TMS神經(jīng)調(diào)節(jié)是否應(yīng)該優(yōu)先考慮固定位點的能量，還是應(yīng)該優(yōu)先選擇性刺激一個位點或功能網(wǎng)絡(luò)。在某些情況下，刺激固定位點似乎是明智的，例如當(dāng)引發(fā)運動反應(yīng)或干擾視覺詞形區(qū)域的處理時。如果固定位點的能量是優(yōu)先事項，則在單個位置優(yōu)化電場強度的算法將很好地實現(xiàn)此目的。然而，在其他情況下，特定位點可能不如被靶向的組織類型重要。人腦被組織成大規(guī)模的分布式網(wǎng)絡(luò)，可以在靜息態(tài)fMRI中描繪，這些網(wǎng)絡(luò)通過在各種任務(wù)設(shè)置中的協(xié)調(diào)共激活來概括，并且與精神和神經(jīng)系統(tǒng)疾病有關(guān)。如果目標(biāo)是選擇性地調(diào)節(jié)分布式多節(jié)點網(wǎng)絡(luò)中的活動，我們的研究表明，基于組平均圖靶向單個立體定位坐標(biāo)或?qū)?/span>ADM方法應(yīng)用于個性化靶點容易產(chǎn)生實質(zhì)性的脫靶效應(yīng)。從這個角度來看，目前工作的主要貢獻(xiàn)是開發(fā)以網(wǎng)絡(luò)為中心的TANS方法。

利用患者特異性功能性神經(jīng)解剖學(xué)來選擇刺激干預(yù)的靶點已經(jīng)引起了極大的興趣。直到最近，多個研究領(lǐng)域才取得了足夠的進(jìn)展，為本文介紹的TMS靶向框架奠定了基礎(chǔ)。早期使用功能連接中的個體差異來指導(dǎo)刺激位點選擇的努力具有挑戰(zhàn)性，部分原因是信號特性差，可靠性有限，與少量fMRI數(shù)據(jù)有關(guān)。從單個個體獲取大量fMRI數(shù)據(jù)，而不是從許多個體獲取少量數(shù)據(jù)，首次能夠在個體級別可靠地描繪功能網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)與多回波采集和去噪框架相結(jié)合時，可靠的個體特異性功能網(wǎng)絡(luò)圖可以在皮層中從每個患者臨床可行的數(shù)據(jù)量中獲得（約30分鐘），并用于指導(dǎo)刺激干預(yù)。每位患者獲得足夠數(shù)量的高質(zhì)量fMRI數(shù)據(jù)是精確功能映射的先決條件。同時，開發(fā)易于使用的工具，用于TMS在大腦中的電場計算建模，可以前瞻性地確定哪些大腦區(qū)域可能會被特定的線圈放置所激活。這些進(jìn)步使得將TMS的個性化治療用于患者特異性功能性神經(jīng)解剖學(xué)更加可行。

TANS方法也有可能在基礎(chǔ)研究環(huán)境中發(fā)揮作用。例如，TMS通常用于認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)，以研究特定大腦網(wǎng)絡(luò)或區(qū)域內(nèi)調(diào)節(jié)活動的認(rèn)知或行為效應(yīng)。這些實驗通常通過主動對照控制TMS的非特異性作用，該對照可以產(chǎn)生相當(dāng)?shù)念^皮和聽覺感覺，但卻是不同的經(jīng)顱腦刺激。原則上，理想的主動控制應(yīng)該是一個功能上不同的區(qū)域，靠近感興趣的靶點。然而，主動控制越接近感興趣的靶點，就越難以選擇性地刺激這兩個位點。TANS方法的一個有用功能是可以選擇指定回避區(qū)域，這將有助于確保兩個大腦區(qū)域受到選擇性刺激。驗證實驗的結(jié)果（見圖7）——其中兩個SM功能網(wǎng)絡(luò)使用TANS有選擇地激活——與這種可能性一致。通過對感興趣的網(wǎng)絡(luò)或區(qū)域進(jìn)行更具體的刺激，同時避開其他區(qū)域或網(wǎng)絡(luò)，TANS有可能促進(jìn)更復(fù)雜的TMS實驗的設(shè)計。

這項工作的幾個方面值得進(jìn)一步考慮。首先，在本研究中進(jìn)行的建模實驗表明，用TMS選擇性刺激功能網(wǎng)絡(luò)需要網(wǎng)絡(luò)在陀螺冠上具有足夠的代表性。較小的網(wǎng)絡(luò)或更常在裂縫或大腦內(nèi)側(cè)表面上表示的網(wǎng)絡(luò)，例如cingulo-opercular網(wǎng)絡(luò)，可能比在大腦外側(cè)表面上具有突出表示的較大網(wǎng)絡(luò)（例如額頂網(wǎng)絡(luò)）更不容易受到刺激。一個相關(guān)的點是，線圈的幾何形狀（在這里，我們使用八字形MagVenture B70線圈）將部分決定TMS如何精確地用于刺激給定的功能網(wǎng)絡(luò)。例如，與八字形線圈相比，具有雙錐幾何形狀的線圈將產(chǎn)生更強但更不聚焦的電場。其次，TANS方法將電場的空間特征（特別是最大值）與指定的目標(biāo)功能網(wǎng)絡(luò)對齊，僅憑這可能不足以預(yù)測對TMS的神經(jīng)元反應(yīng)。在確定最佳線圈位置以在目標(biāo)腦回路上達(dá)到預(yù)期效果后，還必須考慮其他時間參數(shù)（例如刺激波形，強度和頻率）和生物學(xué)因素（神經(jīng)激活閾值）。最后，這里報告的大多數(shù)分析都是模擬（圖7中總結(jié)的TMS實驗除外），并且沒有在患者中進(jìn)行TANS的前瞻性應(yīng)用來評估TANS方法是否實際上會改善治療結(jié)果。未來使用TANS等工具對功能網(wǎng)絡(luò)的前瞻性靶向的研究將是驗證使用電場建模與精確映射相結(jié)合的重要一步，作為個性化TMS治療的一種方式，以更好地解釋患者特異性功能神經(jīng)解剖學(xué)。

對個體患者的生物學(xué)特征進(jìn)行個性化的心理健康治療的需求未得到滿足。在個體患者水平上精確描述和定位功能網(wǎng)絡(luò)有可能在越來越多的TMS需要的臨床人群中增強治療反應(yīng)。在這里，我們證明了使用患者特異性功能網(wǎng)絡(luò)可以在不同患者中進(jìn)行更有選擇性地靶向刺激，我們稱之為TANS的新型TMS靶向方法。

總結(jié)：

本文發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有經(jīng)顱磁刺激（Transcranial magnetic stimulation, TMS）靶向方法可能刺激了患者之間的不同功能網(wǎng)絡(luò)，即不同個體的TMS響應(yīng)是高度可變的。因此，作者引入一種選擇性刺激患者特異性功能網(wǎng)絡(luò)的方法，稱為靶向功能網(wǎng)絡(luò)刺激 （Targeted functional network stimulation, TANS），該方法改善了8名抑郁癥患者和6名健康個體在靶向上肢和下肢相關(guān)的感覺運動功能網(wǎng)絡(luò)時的刺激特異性。

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