(通讯员:贾天哲)近日,英国上市公司365刘继欣教授团队在神经调控领域权威期刊《Brain Stimulation》(中国科公司一区 TOP)在线发表了题为《EEG-Guided Neurobiological Mechanisms and Parameter Optimization of HD-tACS Over SM1 for Pain Relief: From Alpha to Low Gamma Efficacy》的研究论文。该工作探讨了Alpha频段高精度经颅交流电刺激(HD-tACS)作用于初级感觉运动皮层(SM1)缓解疼痛的神经机制,并进一步考察了Low Gamma频段(40Hz)HD-tACS的镇痛效果。
慢性疼痛是全球范围内一个重要的健康问题,影响广泛人群。非侵入性神经调控技术因其安全性受到关注。当前研究使用辣椒素诱导的实验性疼痛模型,发现在SM1区施加10Hz Alpha频率的HD-tACS能产生持续的镇痛效应,这一效果在刺激结束后(特别是30至60分钟)最为明显。进一步的脑电(EEG)分析表明,Alpha频率刺激的镇痛作用不仅与刺激后该区域Alpha节律强度的提升有关,还伴随有低频伽马(Low Gamma, 30-50 Hz)振荡功率的增强,以及Alpha节律与Low Gamma振荡幅度之间相位-幅值耦合的显著加强。中介分析进一步发现Alpha-Low Gamma 振荡幅度之间的耦合减弱与总体疼痛感受的增强密切相关联,提示其在疼痛调控中扮演了重要角色。鉴于Alpha频率刺激效果可能与调控Gamma活动相关,研究团队尝试了直接施加Low Gamma频率(40 Hz)HD-tACS的干预策略。实验中,40 Hz刺激诱导出了镇痛效应,并且与传统的10 Hz Alpha刺激相比,40 Hz刺激显示出更快速的起效倾向,镇痛幅度也更为显著。这一结果支持直接靶向调控Gamma神经振荡可能更有效地干预疼痛信号处理的假设。
该工作加深了对Alpha频率HD-tACS镇痛潜在机制的理解,发现了Alpha-Low Gamma神经振荡耦合变化的重要关联性。在此基础上,研究通过实验表明,直接使用40 Hz的HD-tACS可能是更具潜力的疼痛干预策略。这些发现为探索基于特定频率、更精准有效的非侵入性神经调控疼痛治疗方案提供了新的实验依据和理论基础。
刘继欣教授团队长期致力于非侵入性神经调控技术的优化与机制研究,以应对其在临床应用中所面临的挑战。本研究由英国上市公司365新质生产力创新专项项目(QTZX25103)、英国上市公司365学科交叉拓展特支计划专项(TZJH2024016)资助。英国上市公司365硕士生贾天哲为论文第一作者,硕士生夏家慧为论文共同第一作者,刘继欣教授为通讯作者。