《Neuroscience & Biobehavioral Reviews》：Do People Really Avoid Effort? A Cost–Benefit Perspective on the Principle of Least Effort
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本综述探讨了高频重复经颅磁刺激（rTMS）靶向刺激左腹外侧前额叶皮层（VLPFC-L）对获得性脑损伤（ABI）后自主神经及胃肠功能紊乱的治疗潜力。研究通过功能近红外光谱（fNIRS）与心率变异性（HRV）等多模态评估，揭示了rTMS可通过增强VLPFC-L与双侧前运动皮层等功能连接，优化全脑网络效率（aEg），从而提升副交感（迷走）神经张力（HF norm），改善急性胃肠损伤（AGI）评分。这为rTMS调控脑-肠轴提供了神经生理学证据，指明了其作为非侵入性神经调控疗法在自主神经功能障碍治疗中的转化价值。
引言
获得性脑损伤（ABI）后常出现自主神经功能失调及全身性炎症反应，显著影响患者预后。消化系统功能障碍是ABI后常见并发症之一，其潜在机制可能涉及自主神经支配受损。中枢自主神经网络（CAN）整合了前额叶皮层、前岛叶皮层等关键结构，通过下行投射调控自主神经输出和迷走张力。前额叶功能低下合并杏仁核过度兴奋会削弱迷走神经调节，导致持续的交感神经优势。
重复经颅磁刺激（rTMS）作为一种非侵入性神经调控技术，可通过电磁感应改变神经元活动。通过刺激前额叶相关区域，rTMS可间接调控杏仁核活动，其效应通过杏仁核-脑干通路传播，进而影响心血管调节、应激反应等自主神经功能。研究表明，靶向左腹外侧前额叶皮层（VLPFC-L）的rTMS可通过直接单突触通路调控杏仁核，这为开发精确的、基于神经环路的治疗干预提供了连贯框架。
研究方法
本研究为前瞻性观察性研究，连续纳入了2023年11月至2024年5月期间在天津医科大学总医院康复医学科ICU或普通病房住院期间发生急性胃肠损伤（AGI）的脑卒中患者。64名符合标准的ABI后胃肠功能障碍患者被随机分为对照组（CG, n=32）和rTMS组（TG, n=32）。两组患者均接受常规治疗，包括药物治疗和康复治疗。此外，治疗组（TG）使用CCY-I磁刺激器接受真实的10 Hz rTMS治疗，刺激靶点为VLPFC-L（F7点），每周5次，持续两周。
自主神经功能通过心率变异性（HRV）评估，全脑功能连接则采用106通道功能近红外光谱（fNIRS）测量，并分析了图论网络指标。主要观察指标包括AGI评分、HRV参数（LF norm, HF norm, LF/HF ratio）以及fNIRS测得的VLPFC-L功能连接强度及全脑网络效率的变化。
研究结果
临床与自主神经功能改善
治疗后，与对照组相比，rTMS治疗组（TG）表现出急性胃肠损伤（AGI）评分显著降低，低频（LF）功率降低，低频高频比（LF/HF）降低，高频（HF）功率增加。这表明rTMS干预有助于恢复自主神经平衡，增强副交感（迷走）神经活性。
脑功能连接重塑
静息态功能连接（RSFC）分析显示，rTMS干预后，治疗组VLPFC-L的功能连接强度显著增强。这种增强不仅体现在VLPFC-L区域内部连接的强化，更显著地表现为VLPFC-L与特定脑区功能连接的增强，特别是与右侧额极区（FPA-R）、双侧前运动皮层（PMC-L/R）以及左侧前运动/辅助运动皮层（Pre-M/SMC-L）的连接。然而，VLPFC-L与其对侧同源脑区（VLPFC-R）及背外侧前额叶皮层（DLPFC）的连接在组间比较中未显示显著差异。这表明rTMS的作用具有选择性，优先增强了VLPFC-L与运动规划系统之间的“自上而下”调控通路。
脑网络拓扑结构优化
图论分析表明，rTMS干预显著提高了全脑网络的全局效率（aEg），这反映了全脑信息并行传递和整合能力的增强。相比之下，VLPFC-L区域的局部效率未发生显著变化。这种全局效率提升而局部效率稳定的分离模式提示，rTMS的主要效应在于优化VLPFC-L与远端脑区（尤其是运动相关皮层）之间的长程连接效率，从而提升了全脑网络的整体整合能力，而非仅仅改变刺激靶点局部的信息处理能力。
脑-自主神经关联
值得注意的是，Spearman等级相关分析未发现HRV指标与脑网络指标之间存在显著的线性相关性。这提示rTMS诱导的脑功能重组与自主神经功能改善之间的关系可能是非线性的，或者存在未被测量的中间通路（如皮层下结构）介导了这一效应。
讨论与机制意义
本研究结果表明，高频rTMS靶向刺激VLPFC-L能有效改善ABI患者的胃肠功能和自主神经平衡。其潜在机制可能涉及多层面：
- 1.
增强前额叶-运动通路：rTMS特异性增强了VLPFC-L与双侧前运动皮层等功能连接，这可能强化了前额叶对躯体运动程序的“自上而下”调控。这种调控可能间接影响与内脏状态调节相关的生理过程，如膈肌呼吸和核心肌群张力，从而为胃肠功能改善提供了神经基础。
- 2.
优化全脑网络整合：全局网络效率的提升表明大脑信息传输的整体能力得到改善。一个整合度更高的大脑网络可能更有利于协调复杂的自主神经反应，维持内环境稳定。
- 3.
调节自主神经输出：HRV指标的改善（HF功率增加，LF/HF降低）直接证明了副交感神经活性的增强。尽管未发现与脑功能改变的简单线性相关，但平行的改善趋势支持rTMS通过中枢机制影响外周自主神经功能的观点。
局限性与展望
本研究存在若干局限性。fNIRS技术无法直接探测杏仁核、脑干等皮层下结构的活动，因此对完整神经通路的验证不足。研究未正式分析性别差异。同时存在的药物治疗可能产生混杂效应。使用常规护理对照组而非假刺激对照组，限制了将观察效应完全归因于rTMS特异性作用的能力。此外，HRV主要反映心脏迷走张力，可能无法完全代表胃肠特异性迷走神经功能。
未来研究可结合多模态成像（如fNIRS-fMRI）以全面描绘皮层-皮层下环路；纳入更大样本并进行亚组分析；采用主动假刺激对照设计；结合更直接的胃肠自主神经功能评估指标；并应用更复杂的计算模型来深入揭示脑-体相互作用的内在机制。
结论
本研究首次通过随机对照试验证明，高频rTMS靶向刺激VLPFC-L是改善ABI后自主神经和胃肠功能障碍的有效且机制明确的新型干预措施。其治疗效益与VLPFC-L局部连接及其与运动系统长程连接的特异性增强密切相关，同时伴随全脑网络效率的优化。这些发现确立了VLPFC-L作为缓解脑损伤后脑-肠轴功能障碍的一个关键且有前景的神经调控靶点，为开发针对自主神经失调的精准、环路特异性神经调控疗法提供了新的理论依据和转化方向。
