数字孪生技术揭示了针对耳鸣患者异常脑部活动的状态特异性刺激目标

时间：2026年2月24日

来源：BMC Medicine

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数字孪生脑模型分析耳鸣患者脑功能异常，通过多模态神经影像数据构建模型并模拟1.64百万次虚拟刺激，发现感觉调节与顶枕区、认知调节与背外侧前额叶皮层相关，其因果响应地图与耳鸣风险基因表达一致，可精准预测rTMS疗效（r>0.78，P<0.05）。

摘要

背景

耳鸣影响了全球10%至15%的成年人，但目前仍缺乏针对这一重大健康问题的有效治疗方法。重复经颅磁刺激（rTMS）是一种非侵入性的神经调节技术，可以通过调节病理改变的功能活动来促进症状缓解。然而，其疗效在很大程度上取决于刺激目标的选择，临床试验中观察到了显著的个体间差异。在这里，我们利用数字孪生大脑（DTB）技术，旨在识别与缓解不同功能异常有因果关系的潜在目标区域。

方法

我们招募了89名参与者，以表征他们的全脑神经活动模式。利用多模态神经影像数据开发了特定于耳鸣的DTB模型，并基于超过164万个虚拟刺激生成了因果反应图。进一步整合了全脑基因表达数据，以验证这些因果反应图的神经生物学合理性。最后，我们使用独立的rTMS数据集验证了这些反应图的预测能力。

结果

我们发现了两种随着疾病进展而依次出现的异常脑状态，这些状态主要分别与体感运动网络和默认模式网络重叠。DTB衍生的因果反应图显示，调节感觉和认知状态需要刺激不同的、功能特化的脑区。具体而言，顶枕叶区域在感觉调节中起关键作用，而背外侧前额叶皮层对认知调节具有因果影响。此外，这些因果反应图与耳鸣风险基因的表达相关。通过结合目标区域的个体连接性特征，DTB衍生的因果反应图能够准确预测rTMS对感觉状态（r > 0.85，P_permutation < 0.01）和认知状态（r > 0.78，P_permutation < 0.05）的影响。特别是，这种预测能力具有状态特异性。