技术前沿 | 研究显示：音乐律动TMS是一种优化神经调控效果的新范式

经颅磁刺激（TMS）的效应存在明显的个体与次间差异，其核心原因是TMS脉冲发放时间与大脑固有振荡相位不一致。现有相位调控TMS方案需要实时脑电图（EEG）闭环系统，设备昂贵、流程复杂，临床很难普及。

已有研究证实，音乐节拍可以可靠地夹带、同步大脑感觉‑运动脑振荡（听节律音乐时，在节拍到来前约-200ms，感觉-运动mu节律发生去同步，皮层兴奋性最高），被动听音乐就可以诱发可预测的脑相位动态变化。

基于此斯坦福大学团队提出一种低成本替代方案：用音乐节拍的相位带动脑振荡，再把脉冲放在节拍前约200毫秒的高兴奋性窗口，放大TMS诱发的运动诱发电位（MEP）——他们称之为感觉夹带经颅磁刺激（seTMS）。简单理解，也可以称之为音乐律动TMS。

一

实验设计

排除有神经精神疾病、TMS 禁忌症人群，总共纳入33名22-65岁健康成年人。同时区分音乐家（≥1 年音乐训练）与非音乐家，考察音乐经验是否影响效果。

1.EEG+音乐实验（n=27）：只听节律声音，记录脑电，验证μ节律在节拍前200毫秒发生去同步；相位对齐程度以试次间相位一致性（ITC，inter-trial coherence）衡量——ITC取值0—1，越接近1表示相位越整齐（同步化），越接近0表示相位越分散（去同步化），因此μ去同步表现为ITC谷值，即兴奋性最高的时间窗；

2.MEP‑TMS实验（n=19）：采集第一背侧骨间肌（FDI）的肌电（EMG），对比三种刺激条件下MEP波幅：①单脉冲seTMS，单脉冲TMS设置在节拍事件前‑200ms；②标准单脉冲TMS；③听觉对照：播放完全一致音频，TMS脉冲落在节拍0ms（与节拍同步）。刺激强度统一为120%RMT；每个条件100‑150个试次；TMS脉冲间隔≥3s。不同刺激条件的顺序在受试者间随机。

TMS刺激：基于受试者个体MRI进行神经导航、TMS机械臂，自动维持线圈在FDI运动热点的头部空间位置。

听觉刺激：利用MATLAB 的刺激时序控制程序实现TMS脉冲相对音乐节拍的自动精准触发（即实现音乐律动TMS）。seTMS 所用音乐为 2/4 拍或 4/4拍，速度98-120 BPM；强节拍约每秒1次（1 Hz）。选自Groove音乐库的3段高律动感音乐，每段重复播放5遍，片段长30s，播放顺序随机。 纯 EEG 聆听实验采用120 BPM 节拍器，强弱交替，强音振幅为弱音的10倍；声音为 262 Hz 中央C，时长60ms，升降沿 10 ms。音频通过降噪耳塞耳机播放（降噪NRR 25 dB），再叠加头戴降噪耳罩（NRR 29 dB），最大限度削弱 TMS 线圈“咔哒”噪音。

图1 研究设计与seTMS实现（A）μ去同步出现在节拍前约200毫秒；（B）标准单脉冲与seTMS的脉冲时机对比；（C）以第一背侧骨间肌肌电的MEP峰峰值评估兴奋性

二

结 果

1、EEG实验结果

①受试者聆听刺激时，运动皮层 EEG 表现为：α（mu）相位去同步（ITC 降低），β相位同步升高，提示运动皮层兴奋性提升。

②个体与组水平数据均观察到：每个音乐强节拍事件前，α‑ITC出现谷值（平均‑156.48 ms，SD 40.62 ms）；节拍之后出现 α‑ITC 峰值（平均 46.41 ms），和已有文献吻合，与“节拍前约200 ms运动兴奋性最高”的假设兼容。

③27名受试者中26人 ITC 斜率为正（96.30%），即呈现“先去同步、后再同步”模式。

④α‑ITC 谷值（M=0.06）显著低于峰值（M=0.11），t (26)=‑8.34，p=8.12×10⁻⁹。

综上，被动聆听音乐节律的脑电结果证实：听觉节律事件前约200ms，mu节律发生去同步。

图2 听觉节律导致μ节律去同步化（A）单受试者运动皮层α（μ）与β频带相位相干性，最大兴奋性出现在节拍前约200毫秒（C5、C3、C1三通道平均）；（B）n=27群体水平的音乐诱发相位相干性；（C）单受试者α-ITC波谷时间与波谷至波峰斜率（n=27）；（D）α-ITC波谷显著低于波峰（0.06 vs 0.11，t(26)=−8.34，p=8.12×10⁻⁹）

2、MEP‑TMS实验结果

①seTMS（MEP平均3.08mV）对比标准 TMS（2.44 mV），MEP幅度显著更大，t (18)=3.78，p=0.0014，峰‑峰值平均提升77.1%（中位数 22.2%）。

②seTMS 对比听觉对照组（TMS打在节拍0 ms，MEP均值2.38 mV），seTMS MEP依然更大，t(18)=3.73，p=0.0015，峰‑峰值相对提升平均 36.8%（中位数 26.5%）。

证明seTMS相比标准TMS、听觉对照条件，都可以提升皮质‑运动兴奋性。

图3 seTMS增大MEP波幅（A）平均波形；（B）峰-峰值均值（seTMS vs 标准 vs 听觉对照）；（C）个体数据

3、个体差异与音乐经验

个体差异：19人中18人（94.7%）出现MEP增大；增大个体平均提升 81.4%，个体跨度从＜1%至＞809%。

音乐家、非音乐家之间：α‑ITC谷点时间、ITC斜率均无统计学差异；音乐训练年限和脑电指标无线性相关；MEP增幅在音乐家和非音乐家之间同样无统计学差异。

提示seTMS的效果不依赖既往音乐训练或音乐经验。

三

讨 论

机制上，听节拍时大脑会预判下一拍何时到来，并像准备动作一样预先调动运动皮层——即使身体不动，这种预测性活动也会让皮层兴奋性随节拍起伏，高峰恰好落在节拍前约200毫秒；因此仅凭节拍时间就能推断最佳刺激时机，无需实时EEG。相比EEG触发的相位对齐方案，seTMS部署门槛低。

向临床推进还需回答三个问题：seTMS能否在背外侧前额叶（DLPFC）复现（精神科主要治疗靶区）、重复seTMS能否诱导持续可塑性、音乐选择与刺激时机能否个体化。音乐联合TMS治疗抑郁已不新鲜，但以音乐主动制造兴奋性状态再优化刺激时机尚属首次，即用音乐节律把脑状态调好，再在最佳时刻进行TMS。

依瑞德NS1000设备配备除有单脉冲刺激、常规rTMS模式，还配备独特的音乐律动刺激模式，利用外部音乐和磁刺激对神经活动进行同步化调制，更好的实现兴奋或抑制大脑的目的，尤其适用于对音乐律动TMS感兴趣的研究者。

四

结 论

对比标准TMS与听觉对照条件，seTMS显著增大运动诱发电位MEP，平均提升77%；该效应不受音乐经验影响。通过将 TMS脉冲与音乐诱发的高兴奋脑状态同步对齐，seTMS提供一种低成本、易获取的方案，有望降低TMS应答的个体内、个体间变异。该范式为无创脑刺激优化开辟新路径，对TMS科研和临床应用具备重要意义。

撰文：吴玉莲

审核：尧利书

编辑：马睿琦

参考文献：

Ross JM, Forman L, Gogulski J, et al. Sensory Entrained TMS (seTMS) enhances motor cortex excitability[J]. Human Brain Mapping, 2025, 46(10): e70267.

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