A personalized map of where, when, and how to stimulate the brain to elicit controlled responses

ABSTRACT

中文摘要

脑刺激已经改变了多种神经和精神疾病的治疗方式，也被广泛用于读取人脑中的因果相互作用。然而，即使刺激参数完全相同，刺激效应仍会随试次发生变化。识别这种变异的来源并制定降低变异的新策略，是实现更可控干预的关键。但在真实实验中进行穷举测试并不可行，因为每位参与者只能在少数位点接受探测，而且实验者无法完全控制当时的脑状态。本文使用个体化脑模型，系统描绘刺激响应如何随靶点位置和大脑正在进行的状态而变化。结果显示，刺激响应由靶点在皮层“单模态—跨模态”层级中的位置与全脑正在进行的活动共同决定；活动较低的状态会产生更大的响应。因此，把刺激时机对准低活动时期，可以降低响应幅度的试次间变异。即使没有脑状态信息，对特定脑区对进行联合刺激，也比单独刺激其中任一区域产生更小的变异。综合来看，这些发现确定了在何处、何时以及如何刺激大脑，才能获得更可重复的响应，并为闭环刺激和回路级刺激协议给出了具体预测。