在清醒神經(jīng)外科手術(shù)中，利用直接電刺激（DES）進行功能定位被廣泛應用，以獲得關(guān)于個體特異性神經(jīng)解剖組織的因果證據(jù)。按照長期以來的臨床和科研范式，如果在某一腦區(qū)施加DES未導致任務表現(xiàn)錯誤，則通常認為該腦區(qū)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(shù)后也常有相對應功能受損。

2026年2月，Bradford Z. Mahon 團隊在Science Advances發(fā)表研究，提出一種新的功能定位框架——因果參數(shù)映射（causal parametric mapping）。該方法可在侵入性神經(jīng)外科手術(shù)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(shù)過程中成功完成清醒狀態(tài)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(jīng)導航系統(tǒng)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(jié)束時間分布（上圖C）

· 示意DES的刺激時間（早/晚）、持續(xù)時間及位置如何調(diào)節(jié)不同階段（上圖D）

■ 結(jié)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(fā)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(guān)區(qū)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(chǎn)生最大干擾

■ 假設(shè)：

· 當DES的施加時間與被刺激腦區(qū)正在進行的任務相關(guān)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(xiàn)的時間差：負值表示刺激在圖片出現(xiàn)之前施加，正值表示刺激在圖片出現(xiàn)之后施加

■ 結(jié)果：

· 詞匯語義相關(guān)腦區(qū)在圖片呈現(xiàn)早期刺激時應更容易導致反應速度下降

· 語音和發(fā)音計劃相關(guān)腦區(qū)在圖片呈現(xiàn)較晚階段刺激時應更容易產(chǎn)生干擾

語義處理是分布式網(wǎng)絡處理

■ 假設(shè)：

· DES持續(xù)時間與反應時間的協(xié)變關(guān)系可用于識別功能瓶頸：

· 若某腦區(qū)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(qū)屬于分布式處理網(wǎng)絡：反應延遲

■ 方法：

· 測量了每個腦區(qū)ΔDES持續(xù)時間與Δ反應時間的斜率

■ 結(jié)果：

· 支持語音編碼或之后階段的詞檢索區(qū)域是嚴格瓶頸：每增加100ms DES持續(xù)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(qū)域在兩半球分布更廣，其Δ反應時間/ΔDES持續(xù)時間斜率呈次加性。（下圖:斜率接近0.18）

來源 | 神經(jīng)調(diào)控進展

論文發(fā)表：Science Advances

PMID: 41739931

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