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在过去的二十年中，经颅磁刺激（TMS）已用于研究方案和神经疾病的临床治疗。在这项工作中，我们分析了经颅磁刺激设备的加热，目的是使用新颖的刺激线圈设计来减少它。设备的操作受刺激线圈过热的限制，因此在治疗过程中不断使用设备，并且设备的终生会受到影响。考虑使用同心电感器来划分电流的大小，分析的第一阶段包括研究电激发电路的响应。这是通过多物理分析补充的，磁场之间的耦合和两个不同的线圈几何形状之间的耦合，显示了生成的磁场的空间分布和周围刺激线圈周围空间中的温度上升。这项研究的主要贡献是使用有限元方法设计刺激线圈的设计，从而降低了设备的工作温度，考虑到实用的线圈几何形状。关键字：线圈，电路，有限元法，诱导电场，经颅磁刺激。
大鼠脑中胶质母细胞瘤的无经颅光敏激光治疗
1洪堡大学，纽约大学15，12489柏林，德国汉堡大学； juergen.kurths@pik-potsdam.de 2生物学系，萨拉托夫州立大学83，410012萨拉托夫，俄罗斯； shirokov_a@ibppm.ru（A.S。）; nik-navolokin@yandex.ru（N.N.）; inna-474@yandex.ru（i.b.）; terskow.andrey@gmail.com（A.T。）; ler.vinnick2012@yandex.ru（V.T。）; anna.kuzmina.270599@mail.ru（A.T。）; arina-evsyukova@mail.ru（A.E。）; eloveda@mail.ru（d.z.）; adushkina.info@mail.ru（V.A。）; Admitrenko2001@mail.ru（A.D.）; mariamang1412@gmail.com（M.M.）; krupnova_0110@mail.ru（v.k。）3光电和生物医学光子学集团，AIPT，阿斯顿大学，伯明翰B4 7et，英国； e.rafailov@aston.ac.uk 4 Astrakhanskaya Str。 83，410012萨拉托夫，俄罗斯； fedosov_optics@mail.ru（i.f. ）; paskalkamal@mail.ru（A.D。）; dethaos@bk.ru（M.T。） 5植物与微生物生物化学与生理学研究所，俄罗斯科学院，俄罗斯萨拉托夫的Prospekt Entuziastov 13，410049，俄罗斯6病理解剖学系，萨拉托夫医学州立大学，Bolshaya Kazachaya Str。 112，410012萨拉托夫，俄罗斯； Allaalla_72@mail.ru 7 Lovelace Biomedical Research Institute，Albuquerque，NM 87108，美国； noghero@gmx.com（a.n. ）; dbragin@salud.unm.edu（D.B. ）; obragina@gmx.com（O.B.） 8新墨西哥州阿尔伯克基大学医学院神经病学系，美国新墨西哥州87131，美国9美国电子学院，保加利亚科学院，保加利亚科学院 ： +7-8452519220（O.S.-G.）; +44-0121-204-3718（S.S.）3光电和生物医学光子学集团，AIPT，阿斯顿大学，伯明翰B4 7et，英国； e.rafailov@aston.ac.uk 4 Astrakhanskaya Str。83，410012萨拉托夫，俄罗斯； fedosov_optics@mail.ru（i.f.）; paskalkamal@mail.ru（A.D。）; dethaos@bk.ru（M.T。）5植物与微生物生物化学与生理学研究所，俄罗斯科学院，俄罗斯萨拉托夫的Prospekt Entuziastov 13，410049，俄罗斯6病理解剖学系，萨拉托夫医学州立大学，Bolshaya Kazachaya Str。112，410012萨拉托夫，俄罗斯； Allaalla_72@mail.ru 7 Lovelace Biomedical Research Institute，Albuquerque，NM 87108，美国； noghero@gmx.com（a.n.）; dbragin@salud.unm.edu（D.B.）; obragina@gmx.com（O.B.）8新墨西哥州阿尔伯克基大学医学院神经病学系，美国新墨西哥州87131，美国9美国电子学院，保加利亚科学院，保加利亚科学院 ： +7-8452519220（O.S.-G.）; +44-0121-204-3718（S.S.）8新墨西哥州阿尔伯克基大学医学院神经病学系，美国新墨西哥州87131，美国9美国电子学院，保加利亚科学院，保加利亚科学院： +7-8452519220（O.S.-G.）; +44-0121-204-3718（S.S.）72，1784 sofifa，保加利亚； ekaterina.borisova@gmail.com 10 Potsdam Institute for Climate Impact Research, Telegrafenberg A31, 14473 Potsdam, Germany 11 Centre for Analysis of Complex Systems, Sechenov First Moscow State Medical University Moscow, 119991 Moscow, Russia * Correspondence: glushkovskaya@mail.ru (O.S.-G.); s.sokolovsky@aston.ac.uk（s.s.）;电话。
灵长类动物的离线经颅超声刺激引起的早期神经塑性
在低强度TU的快速增长的领域中，使用“离线”经颅超声刺激（TUS）方案特别感兴趣。离线TU可以在刺激后长达几个小时调节神经活动，这表明诱导早期神经塑性。对人类和非人类灵长类动物的研究都显示了神经调节靶标和与之相关的区域的分布式网络的空间特定变化。这些变化表明兴奋性或抑制作用是所用方案与基础大脑区域和状态之间复杂相互作用的结果。了解如何通过离线诱导早期神经塑性，可以为在广泛的脑部疾病中影响晚期神经塑性和治疗应用开放途径。
实时纤维束成像辅助神经导航用于经颅磁刺激
摘要 最先进的导航经颅磁刺激 (nTMS) 系统可以显示 TMS 线圈相对于受试者大脑结构磁共振图像 (MRI) 的位置并计算感应电场。然而，TMS 的局部效应会通过白质网络传播到大脑的不同区域，目前还没有商业或研究神经导航系统可以在 TMS 期间实时突出显示大脑的结构连接。缺乏实时可视化可能会忽略大脑连接的关键个体间差异，并且无法提供针对大脑网络的机会。相比之下，实时纤维束成像可以即时调整参数和详细探索连接，这在计算上效率低下，并且受限于离线方法。为了针对大脑结构连接，特别是在基于网络的治疗（如重度抑郁症）中，需要一种基于实时纤维束成像的神经导航解决方案来解释每个人独特的大脑连接。这项工作的目的是开发一种实时纤维束成像辅助 TMS 神经导航系统并研究其可行性。我们提出了一个模块化框架，使用并行传输方法将扩散 MRI 数据的离线（准备）分析与在线（实时）概率纤维束成像无缝集成。对于纤维束成像和神经导航，我们分别结合了我们的开源软件 Trekker 和 InVesalius。我们使用合成数据和四名健康志愿者的 MRI 扫描来评估我们的系统，这些数据和扫描数据是通过多壳高角分辨率扩散成像协议获得的。通过比较流线计数和重叠与基于一亿条流线滤波的离线纤维束成像结果来研究四个主要 TMS 目标，评估了我们的在线方法的可行性。我们开发的实时纤维束成像辅助 TMS 神经导航系统展示了先进的纤维束成像技术，具有交互式参数调整和通过创新的不确定性可视化方法实时可视化数千条流线的功能。我们的分析表明，受试者和 TMS 目标在流线数量方面存在相当大的差异，例如，虽然在受试者 #4 的视觉皮层 (V1) 上的 TMS 目标上观察到了 15,000 条流线，但在受试者 #3 的 V1 中，没有获得流线。与离线纤维束图的重叠分析表明，实时纤维束图可以快速覆盖目标区域连接的很大一部分，通常在几秒钟内超过离线方法的覆盖范围。例如，在
脉冲经颅电刺激可增强言语理解能力
背景：语音处理的一个关键机制被认为是大脑皮层节律与声学输入的一致性，这种机制称为同步。最近的研究表明，与语音相关的频率或适应语音包络的经颅电刺激 (tES) 实际上可以增强语音处理。但是，目前尚不清楚振荡 tES 是否是必要的，或者相关时间的刺激瞬变（例如，tES 信号中的峰值）是否足够。目标：在本研究中，我们使用了一种新颖的脉冲 tES 协议，并通过行为测试瞬变脉冲（而不是持续振荡）tES 信号是否可以改善语音处理。方法：当受试者聆听嵌入噪音中的口语句子时，将与语音瞬变（音节开始）一致的短暂电直流脉冲施加到听觉皮层区域以调节理解。此外，我们还调节了 tES 脉冲和语音瞬变之间的时间延迟，以测试行为的周期性调节，这表明 tES 引起了同步。结果：当 tES 脉冲相对于语音瞬变延迟 100 毫秒时，语音理解能力得到提高。与之前的报告相反，我们没有发现行为的周期性调节。然而，我们发现有迹象表明，周期性调节可能是由于过于粗糙地采样行为数据而产生的虚假结果。结论：受试者的语音理解能力受益于脉冲 tES，但行为并没有受到周期性调节。因此，脉冲 tES 可以帮助皮质对语音输入进行同步，这在嘈杂的环境中尤其重要。然而，脉冲 tES 本身似乎并不能同步大脑振荡。© 2020 作者。由 Elsevier Inc. 出版。这是一篇根据 CC BY-NC-ND 许可协议 ( http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ ) 开放获取的文章。
经颅交流电刺激 (tACS) 发展趋势的科学计量学评论
1 安徽农业大学人文社会科学学院心理学系，合肥，中国；2 安徽警官职业学院信息管理系，合肥，中国；3 中国科学技术大学人文社会科学学院心理学系，安徽，合肥，中国；4 合肥国家微尺度物质科学研究中心、中国科学技术大学生命科学与医学部、中国科学技术大学第一附属医院放射科，合肥，中国；5 中国科学技术大学先进技术研究院脑疾病物理治疗应用技术中心，合肥，中国；6 上海外国语大学国际商学院脑机智能信息行为教育部和上海市重点实验室，上海，中国
经颅交流电刺激治疗抑郁症：一项随机对照试验
用抗抑郁药治疗抑郁症有一定效果。经颅交流电刺激可为重度抑郁症成年患者提供非药物治疗方案。然而，尚无研究使用这种刺激治疗首发和未用过药物的重度抑郁症患者。我们采用随机、双盲、假对照设计，研究了这种刺激在中国汉族人群中治疗首发未用过药物的患者的临床疗效和安全性。从 2018 年 6 月 4 日至 2019 年 12 月 30 日，我们招募了 100 名患者并随机分配接受连续 4 周（第 4 周）每天 20 次 40 分钟、77.5Hz、15mA、一侧前额和两次乳突主动刺激或假刺激（每组 n=50），之后进行额外 4 周的无刺激疗效/安全性评估（第 8 周）。主要结果是缓解率，定义为第 8 周 17 项汉密尔顿抑郁量表 (HDRS-17) 评分 4-7。次要分析包括反应率（定义为 HDRS-17 减少 5-50%）、从基线到第 4 周和第 8 周抑郁症状和严重程度的变化以及不良事件发生率。数据以意向治疗样本进行分析。 49 名阳性治疗组患者和 46 名假治疗组患者完成了研究。第 8 周结束时，阳性治疗组 50 人中有 27 人（54%）、假治疗组 50 人中有 9 人（18%）达到缓解。阳性治疗组的缓解率显著高于假治疗组，风险比为 1.78（95% 置信区间，1.29，2.47）。与假治疗组相比，阳性治疗组在第 4 周的缓解率、第 4 周和第 8 周的反应率显著更高，并且抑郁症状从基线到第 4 周和第 8 周的减少幅度更大。两组的不良事件相似。总之，对额叶皮质和两个乳突进行刺激可显著改善首发未接受药物治疗的重度抑郁症患者的症状，可考虑作为门诊环境下对他们进行的非药物干预。
白质病变对经颅电刺激电场的影响
背景：经颅直流电刺激 (tDCS) 是一种很有前途的工具，可用于增强治疗效果，例如在治疗中风后。所获得的刺激效果表现出较高的受试者间差异性，这主要是由感应电场 (EF) 的扰动驱动的。由于萎缩或病变等解剖变化，衰老大脑中的差异会进一步增大。通过基于计算机的个性化 EF 模拟来告知 tDCS 协议是减轻这种差异的一种建议措施。目标：虽然在模拟研究中，大脑解剖结构（特别是萎缩以及中风病变）被认为对 EF 有影响，但白质病变 (WML) 导致的白质电特性变化的不确定性的影响尚未量化。方法：进行了一项团体模拟研究，将 88 名受试者分为四组，每组病变负荷不断增加。由于缺乏有关 WML 电导率的信息，因此在为病变组织选择任意电导率值时，采用不确定性分析来量化模拟中的变异性。结果：WML 对 EF 方差的贡献平均仅为其他建模组织贡献的十分之一到千分之一。虽然与低病变负荷受试者相比，高病变负荷受试者的 WML 贡献显著增加（p≪.01），通常增加 10 倍以上，但 EF 的总方差并没有随着病变负荷而变化。结论：我们的结果表明，WML 不会全局扰乱 EF，因此在对低到中等病变负荷的受试者进行建模时可以将其省略。但是，对于高病变负荷受试者，省略 WML 可能会导致病变组织附近的局部 EF 估计不太稳健。我们的结果有助于精确建模 tDCS 以进行治疗计划。
在护理点上对经颅电刺激的人体优化：计算角度
摘要：大脑对经颅电刺激（TES）的响应能力的个体差异越来越多地证明了TE的影响的巨大差异。已开发出解剖学上详细的计算大脑模型来解决这种可变性。但是，静态大脑模型在解释大脑的动态状态时并不是“现实的”。因此，基于TES神经血管效应的系统分析，在此观点文章中提出了在护理点上的人类在循环中的优化。首先，使用生理详细的神经血管模型进行了模态分析，该模型在0 Hz至0.05 Hz范围内，通过平滑肌细胞在0 Hz至0.05 Hz范围内进行途径，该模式通过平滑肌细胞进行了血管反应，该模式通过弹性的近红外光谱光谱（FNIRS）测量。在TES期间，瞬态感觉可能会对血液动力学产生唤醒作用，因此我们提出了一个健康的病例系列，用于FNIRS的黑盒建模 - 短期TDCS效应的互化效果。块外生性测试拒绝了tdcs不是FNIRS总血红蛋白变化（HBT）和瞳孔扩张变化（p <0.05）的单步格兰格原因的说法（p <0.05）。Moreover, grey-box modeling using fNIRS of the tDCS effects in chronic stroke showed the HbT response to be significantly different (paired-samples t -test, p < 0.05) between the ipsilesional and contralesional hemispheres for primary motor cortex tDCS and cerebellar tDCS, which was subserved by the smooth muscle cells.在这里，我们的看法是，各种生理途径扩散TE的影响可能会导致状态特征变异性，这对于临床翻译而言可能具有挑战性。因此，我们使用我们的减少二维模型和随机，无衍生的协方差矩阵适应演化策略进行了一项案例研究。我们从计算分析中得出结论，在未来的研究中，在降低神经调节中的受试者间和受试者内变异性的未来研究中，对TE在护理点上的影响。
用于电子靶向脑刺激的多点经颅磁刺激系统
方法：我们设计并制造了一个平面 5 线圈 mTMS 换能器，以便控制直径约为 30 毫米的皮质区域内感应电场的最大值。我们开发了电子设备，其设计由独立控制的 H 桥电路组成，可驱动多达六个 TMS 线圈。为了控制硬件，我们编写了在现场可编程门阵列和计算机上运行的软件。为了在皮质中感应所需的电场，我们开发了一种优化方法来计算线圈中所需的电流。我们对 mTMS 系统进行了描述，并对一名健康志愿者进行了概念验证运动映射实验。在运动映射中，我们保持换能器位置固定，同时以电子方式移动中央前回上的电场最大值并测量对侧手的肌电图。