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2026年2月20日，51直播-51直播网 孙琳琳研究员团队、山东第一医科大学暨山东省医学科51直播 王志燕教授团队和上海交通大学附属仁济医院顾希垚教授团队在MedComm杂志发表了题为Frequency- and layer-specific modulation of cortical neuronal activity by pulsed electrical stimulation的研究论文。该研究利用双光子钙成像技术，首次系统阐明了高、低频脉冲电刺激对小鼠初级躯体感觉皮层（S1）不同层级、不同类型神经元的动态调控规律，揭示了电刺激重塑神经元节律而非单纯改变神经元尖峰放电幅度的新机制。

电刺激技术（如深部脑刺激DBS、皮层电刺激等）已广泛应用于神经科学研究及帕金森病、抑郁症、慢性疼痛等临床治疗中。在临床实践中，刺激频率是决定疗效的关键参数。然而，不同频率的电刺激如何在细胞层面上差异化调控神经元活性，其背后的机制一直不清楚。

该研究发现，总体上脉冲电刺激对皮层神经元具有普遍的激活作用。无论低频还是高频，其总体效应均表现为增强S1皮层中兴奋性和抑制性神经元的钙活动度。具体而言，脉冲电刺激对兴奋性和抑制性神经元的作用因频率和层级差异而存在区别。对于抑制性神经元，这种激活效应与频率无关，高频与低频刺激均能显著提升第2/3层抑制性神经元的钙活动度，且受影响的神经元群体高度重合。与之不同的是，兴奋性神经元在响应规律上呈现出明显的层级异质性和频率异质性。第2/3层的兴奋性神经元对电刺激高度敏感，高频刺激在刺激期间及结束后均能诱发强烈的钙活动度升高。相比之下，施加低频刺激时活动度增强延迟，仅在刺激停止后活动度才升高。第5层兴奋性神经元对电刺激的作用存在更强的抵抗性。高频刺激在刺激期间无法诱发整体活动度增加，仅在刺激停止后产生延迟激活效应；而低频刺激在刺激期间甚至会导致钙活动度降低。进一步，研究发现脉冲电刺激主要通过改变神经元的放电频率而非放电振幅来发挥调控作用。除了单个神经元的放电频率变化，电刺激还导致了神经元群体的放电同步性变化。在第2/3层兴奋性神经元中，电刺激显著降低了神经元间的同步性，而在第L5层兴奋性神经元和2/3层抑制性神经元中，电刺激则增强了活动的同步性。这为临床上电刺激如何通过强加稳定的频率来治疗神经元放电频率异常相关的疾病，如慢性疼痛或帕金森病，提供了理论依据。

综上，该工作阐明了脉冲电刺激调控皮层神经元的频率与激活模式，有助于优化临床刺激参数和开发针对特定神经环路的干预策略。

51直播-51直播网 博士生叶欣之、北京大学国际医院副主任医师王军锋为本文共同第一作者，孙琳琳研究员、王志燕教授和顾希垚教授为共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、北京自然科学基金、北京大学人才基金、山东第一医科大学人才基金、上海自然科学基金的资助。

原文链接：//dx.doi.org/10.1002/mco2.70643