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研究背景:重复经颅磁刺激(repetitive Transcranial Magnetic Stimulation,rTMS)目前已经常规应用于一些正常人大脑神经机制的探索以及临床实践,这得益于它可以在刺激结束之后仍然能持续调节大脑的活动,我们称之为后效应。然而,目前为止,TMS后效应的机制还未完全阐明。受试者对rTMS反应的变异性不论在正常人还是在对病人的研究中都有所报导。因此,在推荐rTMS成为一项常规治疗之前,需要有更多的研究来阐明其神经机制以及个体化预测的可能。然而,多数研究只关注于rTMS作用辅助运动区的短期效应(Short-term Effect,STE)或对帕金森(Parkinson’s Disease,PD)等运动障碍型疾病的长期效应(Long-term Effect,LTE),STE与LTE的的关系在很大程度上还是未知的。目的:探索连rTMS连续5天作用于辅助运动区(Supplementary Motor Area,SMA)网络的后效应是否能被单次刺激的反应所预测。方法:整个实验分为两个阶段,阶段一总共有38名健康受试者,被随机分为真/假刺激组。我们以左侧SMA为靶点,对他们进行连续5天的连续爆发模式脉冲刺激(continuous Theta-burst Stimulation,c TBS)。在实验的第一天刺激前后及第六天均进行静息态功能磁共振(resting state functional Magnetic Resonance Imaging,rs-f MRI)的扫描。刺激1次和刺激5天后SMA功能连接的改变分别被定义为STE和LTE。个体水平上,我们需要通过每个人的STE值计算出其LTE的预测值。这个过程是采用留一交叉验证法(Leave-one-out Cross Validation,LOOCV)进行的。简单地说,就是依次选择一个受试者作为测试集,其他受试者作为训练集。在训练集中,比较rTMS前后,靶点与全脑静息态功能连接的改变。具有显著STE(Pcorr<0.05)改变的体素被定义为感兴趣区域(Region-of-interest,ROI)。然后计算出这些ROIs与靶点的静息态功能连接在短期和长期后效应中的数值,建立STE与LTE的线性函数。然后通过这个线性函数及测试集的STE计算出他的LTE预测值。如此,每个人都可以得到一个LTE的预测值。最后,在所有受试者中就可以对真实的LTE和预测的LTE进行Pearson相关分析。阶段二共包括16名健康被试,全部接受真刺激,其余实验步骤均与阶段一相同。结果:与基线相比,真刺激组的STE和LTE均在双侧中央旁回有显著的改变,这表明STE和LTE具有神经关联。感兴趣区域(Region-of-interest,ROI)分析发现SMA和中央旁回的功能连接在真刺激之后有增强,假刺激之后无显著变化。留一交叉验证(Leave-one-out Cross Validation,LOOCV)表明LTE仅能被真刺激后的STE预测,但不能被假刺激组的STE预测。在独立的阶段二的组中,rTMS在中央旁回的后效应以及STE对LTE的预测均可以在ROI的水平上重复出来。结论:这些影像证据表明单次rTMS刺激能够预测长期刺激反应的区域以及个体化反应程度,且此种预测效应稳定可重复。