腦機啟偵 | 電刺激功能定位不再是“非黑即白”（03.11）

在清醒神經外科手術中，利用直接電刺激（DES）進行功能定位被廣泛應用，以獲得關于個體特異性神經解剖組織的因果證據。按照長期以來的臨床和科研范式，如果在某一腦區施加DES未導致任務表現錯誤，則通常認為該腦區不參與該任務功能。但是即使采用了這種臨床金標準的方法，患者術后也常有相對應功能受損。

2026年2月，Bradford Z. Mahon 團隊在Science Advances發表研究，提出一種新的功能定位框架——因果參數映射（causal parametric mapping）。該方法可在侵入性神經外科手術過程中，對人腦不同信息處理階段的功能進行精細、實時的因果解析。

圖片命名任務的錯誤率和

反應速度受直接電刺激（DES）影響

■ 方法：

· 19 名患者在手術過程中成功完成清醒狀態下完成圖片命名任務（1/3試次施加DES）

· 每一次DES刺激位點通過神經導航系統實時記錄

· 圖片命名任務中三個認知處理階段（上圖B）

· 直方圖顯示所有DES刺激開始和結束時間分布（上圖C）

· 示意DES的刺激時間（早/晚）、持續時間及位置如何調節不同階段（上圖D）

■ 結果：

· 所有施加DES的試次中（下圖A），與同一命名任務中未刺激試次相比，錯誤發生概率增加了 82%（下圖B左）；

· 即使在正確試次中，施加DES的反應時間也顯著慢于未刺激試次（下圖B右）

· 刺激距離Sylvian 裂周圍語言相關區域越近（下圖D），反應時間顯著升高（下圖E）

直接電刺激（DES）位置決定其在何時產生最大干擾

■ 假設：

· 當DES的施加時間與被刺激腦區正在進行的任務相關計算相一致時，DES對行為的干擾最強。

■ 方法：

· 為每個含DES的正確試次計算DES與圖片呈現的時間差：負值表示刺激在圖片出現之前施加，正值表示刺激在圖片出現之后施加

■ 結果：

· 詞匯語義相關腦區在圖片呈現早期刺激時應更容易導致反應速度下降

· 語音和發音計劃相關腦區在圖片呈現較晚階段刺激時應更容易產生干擾

語義處理是分布式網絡處理

■ 假設：

· DES持續時間與反應時間的協變關系可用于識別功能瓶頸：

· 若某腦區為嚴格處理瓶頸：干擾時間t將導致約t的反應延遲（加性效應）。

· 若某腦區屬于分布式處理網絡：反應延遲

■ 方法：

· 測量了每個腦區ΔDES持續時間與Δ反應時間的斜率

■ 結果：

· 支持語音編碼或之后階段的詞檢索區域是嚴格瓶頸：每增加100ms DES持續時間，正確負映射試次的反應時間延遲約100ms（下圖:斜率接近1）

· 支持詞匯語義處理的區域在兩半球分布更廣，其Δ反應時間/ΔDES持續時間斜率呈次加性。（下圖:斜率接近0.18）

來源 | 神經調控進展

論文發表：Science Advances

PMID: 41739931

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