重复经颅磁刺激对甲基苯丙胺依赖者皮层环路突触可塑性的影响

The dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC) and medial prefrontal cortex (MPFC) are important regions connecting vital brain regions in charge of advanced cognitive function and reward circuits. It was reported both DLPFC and MPFC were involved in addiction. Our previous study found that repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) intervention over the DLPFC could effectively reduce craving and improve cognitive function in methamphetamine-dependent patients, but the mechanism is not yet clear. This study hypothesis that methamphetamine dependence would influence synaptic plasticity and functional connectivity of the DLPFC-MPFC cortical circuit. rTMS could mediate this circuit, then affecting reward circuits in deep brain regions. This research intends to analyze the glutamate/GABA receptor dysfunction of methamphetamine users by using synchronous TMS-EEG technology to detect cortical excitation/inhibition parameters of DLPFC and MPFC, to reveal synaptic plasticity, direction and changes of the brain functional network connectivity of DLPFC-MPFC, and to explore the mechanism and predictive function of DLPFC-MPFC on methamphetamine addition from receptor, neurotransmitter and functional connectivity when coupling with brain imaging and magnetic resonance spectroscopy. This study will help to explore neuromodulation mechanism of rTMS treatment to methamphetamine addiction.

背外侧前额叶DLPFC到内侧前额叶MPFC的皮层环路是联系高级认知控制脑区和深部奖赏环路的重要组成部分，研究指出DLPFC和MPFC均参与成瘾机制。本课题组前期研究发现重复经颅磁刺激rTMS干预DLPFC可以有效降低甲基苯丙胺依赖者渴求，改善认知功能，但机制尚未明确。本研究假设甲基苯丙胺依赖者存在DLPFC-MPFC皮层环路突触可塑性和功能连接异常，rTMS干预DLPFC通过影响该皮层环路，进而作用于深部奖赏脑区。本研究拟使用同步TMS-EEG技术检测甲基苯丙胺依赖者DLPFC和MPFC皮层兴奋抑制指标，反映谷氨酸/GABA受体功能和平衡性，分析DLPFC-MPFC突触可塑性和脑功能网络连接的改变和方向，并结合静息态磁共振和磁波谱分析，从受体、递质、功能连接三个层次分析DLPFC-MPFC皮层环路在成瘾中的机制和预测指标。本研究将有助于探索rTMS治疗甲基苯丙胺成瘾的神经调控机制。

背外侧前额叶DLPFC到腹内侧前额叶vmPFC的皮层环路是联系高级认知控制脑区和深部奖赏环路的重要组成部分，研究指出DLPFC和vmPFC均参与成瘾机制。本课题组前期研究发现重复经颅磁刺激rTMS干预DLPFC可以有效降低甲基苯丙胺依赖者渴求，改善认知功能，但机制尚未明确。本研究假设甲基苯丙胺使用者存在DLPFC-vmPFC皮层环路突触可塑性和功能连接异常，rTMS干预可以影响该皮层环路，进而作用于深部奖赏脑区。本研究的目的是探索rTMS对成瘾渴求和认知功能障碍的治疗作用，探讨rTMS干预成瘾的突触可塑性机制。主要结果发现，针对vmPFC的经颅磁刺激方案对物质使用障碍是安全有效的。与传统的左侧DLPFC干预方案相比，联合刺激左侧DLPFC和左侧vmPFC在改善成瘾症状上有更佳的疗效，提示DLPFC和vmPFC可能在下调物质成瘾人群渴求上具有协同或增强环路。DLPFC iTBS+vmPFC cTBS联合组干预后能降低被试对动机显著线索刺激的持续加工，而DLPFC iTBS组干预后对患者早期毒品线索刺激的注意捕获有潜在下调作用，提示仅刺激DLPFC与联合刺激DLPFC和vmPFC对线索的加工可能存在不同的脑机制。成对刺激左侧DLPFC和左侧vmPFC参与调节工作记忆和反应抑制水平，可能与成对刺激诱发两脑区间的长时程增强改变有关，且左侧DLPFC和左侧vmPFC相反的神经传递径路可能参与不同的认知任务过程。成对刺激DLPFC和vmPFC是潜在的调节认知功能的潜在有效干预方式。另一方面， DLPFC和vmPFC的功能连接与工作记忆表现显著相关，提示两脑区间存在协同作用。本研究首次采用了成对关联刺激方案探索vmPFC和DLPFC脑区在不同认知功能上的潜在协同作用机制，为进一步理解vmPFC和DLPFC脑区间的互作关系提供了一定的临床基础，也为开发前额叶多靶点干预刺激方案提供方向。