近期，首都医科大学附属北京天坛医院中心神经外科意识障碍病区何江弘研究团队在神经医学期刊《CNS Neuroscience & Therapeutics》发表了题为《Combined behavioral and EEG evidence for the 70 Hz frequency selection of short-term spinal cord stimulation in disorders of consciousness》的研究论文。该研究针对无法交流的意识障碍患者在脊髓电刺激术后程控困难的瓶颈问题开展了研究，他们发现了在术后单次脊髓电刺激脑电图测试中beta频段的聚类系数能预测脊髓电刺激刺激促使的远期意识恢复，为意识障碍患者术后快速选择脊髓电刺激个性化治疗频率技术开发打下基础。同时，他们还证实了脊髓电刺激长时程治疗可能通过增强脑后区域的局部信息交互来促进意识的恢复。

意识障碍（Disorders Of Consciousness，DOC）是由于各种脑损伤导致个体对周围环境及自身状态的感知能力的丧失。DOC可分为觉醒度和意识内容两个维度的减弱。植物状态（Vegetative State，VS）相比于急性昏迷存在明显但异常的睡眠-觉醒周期，同时自主的意识内容不可察觉。微意识状态（Minimally Consciousness State，MCS）在此基础上进一步恢复，出现可重复但波动的意识征象。由于大面积的丘脑、皮层神经元的永久性坏死及丘脑皮质网络的长程连接广泛地断开，DOC的治疗一直是难以突破的重大瓶颈问题。对此，脊髓电刺激（Spinal Cord Stimulation，SCS）由于能直接调控丘脑-皮层神经环路，有望成为实现DOC患者意识稳定提高的关键治疗措施。但是，不同于疼痛治疗根据患者主观报告进行SCS参数调整，DOC患者无法反馈刺激效应给术后参数选择带来了极大的困难。此外，EEG因可床旁连续监测的特点尤其适合用于评估难以移动的DOC患者的隐匿的意识活动。

因此，他们首次提出在患者接受SCS手术永久植入前采用微创、术后恢复期短的短时程脊髓电刺激（Short-term Spinal Cord Stimulation，stSCS）穿刺手术对患者进行为期两周的测试性治疗。同时，该研究以70Hz作为切入口，旨在探究术后单次脑电测试对于治疗频率选择的有效性并筛选出快速量化其调控效应的动态反馈生物标志物。同时明确SCS对于DOC患者意识恢复的脑网络响应机制。

该研究根据纳入和排除标准初步入组23例DOC患者。所有患者在接受stSCS术后进行为期15min的频率为70Hz的单次脊髓电刺激，并在刺激前（T1）与刺激后（T2）记录20min静息态脑电图（Figure 2B）。然后，两位有经验的电生理学家离线，独立观察刺激前后视觉脑电图背景活动的变化。在70Hz的刺激下，脑电背景alpha频段活动增加（8-13Hz）或delta频段活动减少（1-4Hz）被认为是良好的脑电图反应。最终，对刺激有反应的患者被纳入正式研究。

在脑电测试后纳入18例DOC患者（12例MCS，6例VS），其中包括12名男性和6名女性患者，创伤性脑损伤和中风的数量各占一半。年龄（41.72±19.36）岁，病程（5.28±2.87）个月，术前修订的昏迷恢复量表（Coma Recovery Scale-Revised，CRS-R）得分（8.00±2.87）分。正式开机治疗采用循环重复刺激，每次循环为5分钟ON与15分钟OFF。治疗总共持续2周，每日开机刺激12h，晚上8pm关闭刺激，以适应患者的清醒-睡眠节律。随后，本研究采用CRS-R量表对所有患者三个阶段不同时间点的意识状态进行评估。第一阶段为术前评估期，在一周内至少评估3次CRS-R，取其中最高值作为基线CRS-R（T0）。第二阶段为治疗期包括治疗一周（T3）、治疗两周（T4）及治疗结束后一周（T5）。第三阶段为随访期，在出院后进行随访3个月（T6）以观察stSCS远期延迟效应。前两个阶段同时记录患者静息态脑电。治疗有效被定义为患者在治疗后出现临床意识诊断跃升，然后根据3个月随访结果划分为有效组与无效组。

所有患者均完成2周治疗，平均电压为（1.82±0.48）V。随访3个月后，10例患者随访预后良好，为有效组。有效组和无效组在人口学和临床特征上无显著差异（表1）。

该研究对单次刺激前后与治疗前后的行为学评分与脑电特征进行了相关性分析。结果显示所有患者在T1-T2两个时间点的脑电特征与CRS-R的变化均无显著相关（p＞0.05），但是T1-T2两个时间点的beta频段的聚类系数的变化分别与T0-T6两个时间点的CRS-R变化显著正相关（r=0.498，p=0.035）（Figure 3B）。同时我们也发现T5-T0两个时间点的beta频段的PO（parietal-­occipital）连接性（r=0.726，p=0.001）和聚类系数（r=0.571，p=0.013）变化与CRS-R变化也呈显著正相关（Figure 3C、D）。

该研究还对治疗过程中各脑电指标随意识改善的过程进行了分析。他们发现对于有效组，单因素重复测量方差分析（T0、T3、T4、T5）显示beta频段的PO的连接性[F（3，27）=4.391，P=0.012]与聚类系数[F（3，27）=3.405，P=0.032]存在时间主效应。事后分析显示，相比于T0，T5的beta频段PO的连接性（P=0.002）与聚类系数（P=0.005）显著提高。从随时间变化趋势来看，在治疗过程中beta频段的CP（central-­parietal）、PO、CO（central-­occipital）的连接性（Figure 4C）与聚类系数随时间呈现增加的趋势，而平均最短路径呈减少的趋势（Figure 4D）。其中T4时间点的beta频段PO的连接性（T3：0.247±0.096 VS T4：0.253±0.111；P=0.769）与聚类系数（T3：0.572±0.061 VS T4：0.574±0.061；P=0.820）相对于T3时间点的增加几乎停滞，趋近于0。对于无效组，与有效组相比，在治疗过程中beta频段的CP、PO、CO的连接性、聚类系数与平均最短路径也呈现完全相反的趋势。其中beta频段的PO的连接性[F（3，21）=4.684，P=0.012]与脑网络属性的聚类系数[F（3，21）=3.823，P=0.025]存在时间主效应。事后分析显示，相比于T0，beta频段PO的连接性（P=0.013）在T5时间点显著下降（Figure 4C）。而相比于T0与T4，T5的beta频段聚类系数均显著下降（P＜0.05）（Figure 4D）。