基于磁刺激和脑电的穴位功能特异性脑网络协同调控机制研究

Acupoint’s functional specificity is the foundation to choose proper acupoint in clinical acupuncture. At present acupoint specificity is controversial because the research method has certain limitations. Dynamic response of the central nervous and the collaborative regulatory mechanism of brain areas caused by stimulation on acupoint remains to be further elucidated. The modern magnetic stimulation technology and high temporal resolution EEG are combined with traditional meridian theory in this project. With acupoint specificity as the breakthrough point, and by means of signal analysis and processing, biological electromagnetic field numerical computation and complex network theory, the research work will be carried out as follows. Firstly, the source spatial distribution of the brain electrical activity will be calculated through the analysis of the potential evoked by magnetic stimulation on acupoints located in the same or different meridians and non-acupoints. Secondly, the static and dynamic cerebral cortex functional network models will be constructed. The network features and dynamic connectivity evolution of internal neural pathways caused by magnetic stimulation on acupoints will also be in-depth studied. Thirdly, the inner link between cerebral network connection mode and acupoint function will be discussed. It provides empirical theory basis for brain network collaborative regulatory mechanism of acupoint’s functional relatively specificity and also promotes the clinical application of magnetic stimulation technology, which has important academic and applied value.

穴位功能特异性是指导针灸临床取穴的基础，由于目前研究模式和方法存在一定局限性，穴位特异性问题尚有争议，穴位刺激所引起的中枢神经动态响应模式及脑区间的协同调控机制有待阐明。本项目将现代磁刺激技术和高时间分辨率脑电技术与传统穴位理论相结合，以穴位功能特异性为切入点，借助信号分析处理、生物电磁场数值计算和复杂网络理论，开展以下研究工作：（1）分析磁刺激同经穴位、异经穴位、穴位与非穴位的诱发脑电信号，反演不同刺激状态下脑皮层神经电活动源的空间分布特征；（2）构建静态和动态脑皮层功能连接网络模型，研究磁刺激穴位作用下脑内电信号交互作用的网络表征及网络核团内部神经传导通路的动态演化规律；（3）探讨磁刺激不同穴位的脑皮层网络连接模式与穴位功能之间的对应关系。项目预期成果可以为穴位功能相对特异性的脑网络协同调控机制提供实证性理论依据，为推动磁刺激技术在穴位临床方面的应用提供支撑，具有重要的学术和应用价值。

穴位特异性影像学研究尚处于起步阶段，研究模式和研究方法存在一定局限性，相关研究结论一致度较低。脑网络为揭示穴位刺激时的中枢神经动态响应模式提供了新途径。磁刺激与针刺具有异曲同工之处，且无创、易于量化，有望形成标准化技术体系。本项目将传统穴位理论、磁刺激技术及复杂网络相结合，通过对脑电信号进行溯源，构建静态和动态皮层脑功能网络，深入研究穴位刺激引发的脑内电信号交互作用的网络表征以及脑皮层功能连接模式与穴位作用功效之间的对应关系，为揭示穴位刺激作用机理提供新方法，为穴位功能相对特异性理论提供新佐证。本项目的主要研究包括：选取位于手厥阴心包经的内关穴、大陵穴，位于足少阳胆经的光明穴以及非穴位点为磁刺激目标，针对健康被试开展了磁刺激实验并同步采集脑电信号。利用组独立成分分析、标准低分辨率脑电磁断层成像技术对各状态的脑电数据进行了溯源分析，重建了与脑活动相关脑电成分对应的大脑皮层电流密度分布。利用复杂网络理论构建了不同状态下的静态和动态脑皮层功能网络，采用复杂网络测度方法对比研究了磁刺激穴位时皮层脑网络拓扑结构变化的异同，探索了穴位特异性的脑皮层神经传导通路及动态网络调控机制。研究结果表明，磁刺激内关穴和大陵穴时，与运动相关脑区节点的功能连接减少，与高级认知功能相关脑区节点的功能连接增多；磁刺激光明穴时，与运动及视觉相关脑区节点的功能连接增多。磁刺激穴位所引起的皮层脑网络拓扑结构变化与各穴位的主治功效基本吻合。针对疫情特殊情况，结合项目前期研究成果设计了磁刺激穴位调节负性情绪的实验，并结合主观情绪量表、脑电溯源以及脑网络拓扑结构特征，探讨了磁刺激穴位作用于负性情绪时对脑皮层电活动的影响以及相关的脑网络调节机制。结果表明，磁刺激神门穴时前额叶、颞叶、顶叶等情绪相关脑区发生显著变化，推测磁刺激神门穴对负性情绪调节的主要机制为大脑前额叶、颞叶部分活动转移至颞极区和边缘叶。