Repetitive suprathreshold paired-pulse transcranial magnetic stimulation alters corticospinal excitability
本研究表明，虽然针对净兴奋性的重复性超阈值配对脉冲经颅磁刺激（TMS）未能诱导离线变化，但针对长间歇皮层内抑制（LICI）的刺激可产生持续长达40分钟的皮质脊髓兴奋性降低。
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人类的大脑并非一台静态的机器；它是一个活生生的、不断变化的景观，神经细胞之间的连接可以根据活动情况而增强或减弱。这种改变的能力被称为神经可塑性，它是学习和记忆的基础。科学家们长期以来一直试图寻找温和引导这些连接的方法，希望借此了解大脑如何适应，或帮助其从损伤中恢复。用于探索这一领域的一种工具是被称为经颅磁刺激的技术，它使用放置在头皮上的磁线圈向大脑发送短暂且无痛的能量脉冲。当这个脉冲击中运动皮层（控制运动的区域）时，会引起手部微小的肌肉抽动，研究人员通过测量这种抽动来观察大脑路径在那个时刻的“兴奋度”。通过以特定的模式发送这些脉冲，例如在两脉冲之间留有极短间隔的成对脉冲，科学家可以针对大脑内部不同的电路。其中一些电路就像“刹车”，减缓活动；而另一些则像“加速器”，提升活动。一个重大的问题一直是：这些短促的刺激是否不仅仅能测量大脑当前的状态，而是真的能实现“重塑”大脑，留下一种在机器关闭后依然持续存在的持久变化？
一支研究小组决定通过向健康志愿者的运动皮层施加一种特定类型的双脉冲刺激来测试这一点。他们设计了三种不同的情景来观察大脑的反应。在一种情景中，他们发送间隔极短的成对脉冲，这种时序已知可以针对大脑的“加速器”电路并促进兴奋。在另一种情景中，他们使用了较长的脉冲间隔，这种时序旨在针对大脑的“刹车”或抑制性电路。第三种情景作为对照组，使用的是单脉冲而非成对脉冲。研究人员想要观察大脑在刺激期间是否会变得更加兴奋，更重要的是，这些变化是否会在几分钟甚至几小时后依然存在。他们预期，刺激加速器电路会导致大脑活动出现持久的提升，类似于通过锻炼来增强肌肉。
然而，结果却讲述了一个与研究人员预测不同的故事。当他们用短间隔刺激加速器电路时，大脑并未表现出预期的持久活动提升。事实上，对这些兴奋性电路的刺激并没有产生任何超出本次实验阶段的显著变化。接收单脉冲的对照组同样没有表现出持久效应。惊喜来自于第三组，即脉冲间隔较长的那一组。这种旨在针对大脑抑制性“刹车”电路的刺激，不仅没有产生无效应，反而导致了显著且持久的脑兴奋度降低。在实验结束后测得的肌肉反应比之前更小，而且这种减弱效应持续了长达四十分钟。尽管刺激过程本身非常短暂，仅由四十对脉冲组成，且仅持续了几分钟，但效果却如此显著。
研究还观察了在刺激实际进行期间发生了什么。研究人员发现，大脑的反应在实验过程中会发生实时变化，但这些即时变化并不能预测之后会发生什么。对于长间隔脉冲组，大脑的反应在实验过程中逐渐减弱，并且这种减弱作用在实验结束后持续了很长时间。对于其他组别，实验期间的即时变化并未转化为任何持久效应。这表明，大脑改变自身的能力并非一个简单的“调高兴奋音量”的过程；它是一个复杂的机制，不同的时间模式会触发不同的机制。这种短促的刺激能够针对抑制性电路并产生持久效应的事实表明，在这些特定条件下，大脑的“刹车”可能比“加速器”更容易被用来实现持久的改变。
这些发现挑战了“仅仅刺激大脑的兴奋性通路是诱导持久可塑性的最可靠方式”这一观点。相反，研究表明，通过特定的时序模式针对抑制性通路，可以有效地、快速地降低大脑的兴奋度。这并不意味着大脑出了问题，也不意味着之前的观点是错误的，而是说明大脑改变的规则比此前认为的更加微妙。研究人员指出，个体之间的反应存在差异，即使在同一组内，有些人表现出活动减少，而另一些人则表现出活动增加。这种差异性凸显了大脑的高度个性化——对一个人有效的方法未必对另一个人也有效。最终，这项研究提供了一种临时抑制运动皮层的新型高效方法，这对于未来研究如何控制大脑活动可能非常有用，不过研究人员也提醒说，要准确理解这些变化是如何发生的，以及它们是否可以用于治疗特定疾病，仍需开展更多工作。
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