Cell | 小鼠因果操控与人类iEEG/fMRI相关性共同支持前额叶-岛叶通路

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基本信息

Title:Fronto-insular circuit mechanisms of accelerated intermittent theta burst stimulation

发表时间:2026-05-07

发表期刊:Cell

影响因子:45.5

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研究背景

经颅磁刺激（TMS）和它的加速版：加速间歇性θ爆发刺激（aiTBS）已经在抑郁治疗研究中用了一段时间，但它们到底怎么起作用的，一直没搞清楚

争论的核心很简单：刺激的效果主要来自前额叶靶点局部的可塑性变化，还是必须靠下游脑网络参与？之前有影像学研究暗示岛叶这些区域可能被协同激活了，但一直缺因果证据。这篇文章把目光放在前边缘前额叶皮层（PL PFC）和岛叶之间的环路上，想拆开看看aiTBS效应的网络机制

实验设计与方法逻辑

作者在小鼠左侧PL PFC上建了个光遗传aiTBS模型，模拟临床刺激的脉冲模式，然后在多种慢性应激范式下检测抑郁相关行为。接着用空间转录组、树突棘成像和切片电生理这些技术，分析局部皮层内投射神经元（IT neurons）的可塑性变化

为了追踪下游网络，研究结合了全脑c-Fos成像、光纤记录和化学遗传学抑制，检验岛叶通路是不是必需的。最后，在人类颅内脑电（iEEG）和静息态fMRI数据里，验证前额叶-岛叶功能连接跟TMS/aiTBS反应有没有相关性

核心发现

发现一：PL-aiTBS选择性改变小鼠抑郁相关行为

PL-aiTBS在多种慢性应激模型里增强了动机回避、缩短了进食潜伏期，还逆转了奖赏贬值相关的操作行为改变，但对运动能力或焦虑样行为没什么明确效果

同时，重复iTBS和cTBS在对侧PL PFC的c-Fos表达上方向相反，说明刺激模式对神经活动调节方向挺关键的

Fig. 1 展示了光遗传PL-aiTBS模型、行为测试和c-Fos结果。刺激的duty cycle决定了神经活动的调节方向

空间转录组分析显示，aiTBS后的差异表达基因主要富集在第5/6层的皮层内投射神经元（IT neurons），不是其他投射亚型

进一步的树突棘成像和电生理记录也证实了，aiTBS特异性地增加了IT神经元的树突棘密度和自发性兴奋性突触后电流频率

Fig. 2 把细胞类型、突触相关基因、树突棘形态和兴奋性突触传递串在了一起。aiTBS的局部效应有明确的细胞类型特异性

全脑c-Fos成像显示，重复iTBS能更强地招募多个下游区域，岛叶是最一致的节点之一。光纤记录证实PL-aiTBS可以急性激活双侧岛叶，而用化学遗传学抑制岛叶反应，就阻断了aiTBS对部分抑郁相关行为的效果。更重要的是，选择性刺激PL到岛叶的投射神经元，就足以在小鼠身上复制出部分行为改变

Fig. 3 和 Fig. 4 从全脑活动图谱推进到岛叶的记录和因果操控。前额叶-岛叶环路参与了aiTBS的行为效应

在人类iEEG里，背外侧前额叶TMS能诱发岛叶、前扣带皮层和内侧眶额皮层的反应。在治疗抵抗性抑郁患者的静息态fMRI中，基线时前额叶-岛叶的功能连接（FC）跟aiTBS后的症状改善程度有相关性

Fig. 5 展示了TMS诱发的网络反应和基线功能连接的相关性。这为前额叶-岛叶环路提供了跨物种支持，不过还停留在人类相关性证据层面

省流总结

这项Cell研究说明，aiTBS的效应不单单是前额叶局部的事。在小鼠身上，PL PFC刺激增强了IT神经元的突触可塑性，通过岛叶通路影响了部分抑郁相关行为；人类iEEG和fMRI数据为这个前额叶-岛叶环路提供了跨物种的相关性支持。边界也很清楚：小鼠光遗传模型不能直接等同于临床TMS疗效，人类证据目前还只是相关性层面

分享人：天天

审核：PsyBrain 脑心前沿编辑部

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