通过功能连接性指导的顶叶经颅磁刺激显示海马参与和调节的多模态证据

这项大脑研究为何与日常生活相关

我们记忆事件、学习新信息和调节情绪的能力，很大程度上依赖一个小而深埋的大脑结构——海马体。当该区域功能受损时，会出现阿尔茨海默病、创伤后应激障碍和其他记忆障碍等问题。直接刺激海马体通常需要脑外科手术，这对大多数人并不现实。本研究探讨了一种非侵入性方法——从头骨外部施加的磁脉冲——是否可以通过智能化、个性化的方式引导，从而安全且可靠地影响海马体活动。

用大脑连线图来指导刺激

研究人员关注的是经颅磁刺激（TMS），该方法使用施加到头皮的短暂磁脉冲来刺激脑细胞。尽管TMS主要影响大脑表层，但信号可以沿着现有的连线路径传递到更深的区域。研究团队使用功能连接性——一种基于脑成像构建的“交通图”，显示哪些区域的活动自然同步波动——来选择顶叶的最佳刺激点，顶叶是与海马体相关的表层区域。在一些病人中，顶叶的目标点是基于与海马体最强的连接性来选择的；在另一些病人中，则未采用这种指导或瞄准了不同目标。通过比较这些策略，科学家们提出问题：基于连接模式精心选择的顶叶位点，能否使TMS更有效地到达海马体？

在病人中直接监听海马体

为了获取直接证据，研究团队与已经在大脑中植入微小电极以监测癫痫的神经外科病人合作。在第一个实验中，他们在记录海马体电活动的同时，于顶叶目标点施加单次TMS脉冲。当刺激点采用基于连接性的指导方法选择时，近一半的海马记录接触点对真实TMS（而非假刺激/安慰剂样脉冲）表现出强烈且迅速的反应。这些反应在不同时间窗内展开，发生在数十毫秒的尺度上，并在节段频率范围（theta波）中特别明显——theta波是一种缓慢的脑节律，是海马体参与记忆的典型标志。相比之下，当顶叶位点并非根据与海马体的连接选择时，海马体的响应明显更少，表明个性化定位显著提高了对这一深层结构的激活精度。

用脑成像描绘个体差异

第二个实验将这些发现扩展到79名健康志愿者，采用脑成像技术。在该实验中，参与者在磁共振成像（MRI）扫描仪内接受单次TMS脉冲，使研究团队能够观察每次脉冲后海马体血流的变化。这个数据集中使用的顶叶位点是基于其他考虑选择的，并非专门因其与海马体的联系。即便如此，个体之间在该顶叶区域与海马体的静息功能连接强度上存在很大差异。那些具有较强正向连接性的个体，对顶叶TMS表现出更大的海马反应；而那些功能上将两区置于更远关系的个体，则表现出较弱甚至相反的反应。实际刺激点与每个人“最佳”连接性定义的顶叶位点越接近，海马体的反应越强。这支持了这样一种观点：个体独特的连接模式可以预测表面刺激到达深部目标的效果。

用重复脉冲塑造海马节律

在第三个实验中，研究人员探讨重复性TMS（rTMS）是否不仅能触发短暂反应，还能重塑持续的海马节律。一部分神经外科病人接受了短列更高频率的TMS脉冲，刺激目标为基于连接性指导或非指导的顶叶位点，同时再次直接记录海马体活动。当刺激由与海马体连接性指导时，重复刺激列在海马体中产生了强烈且持久的theta功率下降，此效应在连续刺激列中逐步累积，并在每列刺激后持续超过20秒。该效应具有特异性：当顶叶位点不是基于海马连接性选择时，效应要弱得多或不存在，且在邻近的大脑区域中并未以同样程度出现。

这对未来治疗意味着什么

综合这些实验结果表明，当使用个体化连接图精确瞄准时，施加到头皮的非侵入性磁刺激可以因果性地激活并调节海马体。这项工作在早期行为学研究（其中顶叶TMS改善了记忆）与直接的神经证据之间搭建了一座机制性桥梁，证明海马体本身确实可能是被定位到的目标。对普通读者来说，关键信息是：医生未来或许能够在无需手术的情况下，通过使用每个人自身的大脑连线来指导TMS的施加位置，从而调整与记忆相关的脑回路。这种精确的方法有望改进针对记忆丧失和情绪失调相关疾病的未来治疗，同时深化我们对相互连接的大脑网络如何支持日常心理生活的理解。

引用: Li, Z., Trapp, N.T., Bruss, J. et al. Multimodal evidence for hippocampal engagement and modulation by functional connectivity-guided parietal TMS. Nat Commun 17, 3650 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-70346-x

关键词: 海马体, 经颅磁刺激, 功能连接性, 记忆网络, 大脑神经调控