你聽說過“神經剛性”嗎？不是指神經真的變硬，而是指大腦在不同狀態(tài)之間“切換”的能力變差了——就像一輛卡在單一軌道的火車，難以變道。

發(fā)表于《Nature Neuroscience》（IF=20）的一項重磅研究發(fā)現：孤獨癥患者的大腦就存在這種“神經剛性”，而通過一種創(chuàng)新的“腦狀態(tài)驅動的經顱磁刺激”技術，可以像“精準按摩”一樣，讓大腦重新“靈活”起來，進而改善多項核心癥狀！

什么是“神經剛性”？

研究者用功能磁共振構建大腦“能量景觀圖”——把大腦9大網絡的協(xié)同活動，畫成一張有“峰”有“谷”的地形圖。其中，“山谷”代表大腦最穩(wěn)定的活動模式，“山峰”則是不穩(wěn)定的過渡狀態(tài)。大腦在不同山谷之間的“跳躍”，就代表著不同認知狀態(tài)的切換。

能量景觀分析：將靜息態(tài)網絡信號轉化為可量化的腦狀態(tài)

具體分析結果顯示：無論是孤獨癥患者還是正常發(fā)育者，大腦都存在四個相似的穩(wěn)定狀態(tài)（即四個能量最低的“山谷”）。研究者將出現頻率最高的兩個狀態(tài)定義為主狀態(tài)，另外兩個為次狀態(tài)。

兩組大腦存在四個相似的穩(wěn)定狀態(tài)

然而，孤獨癥患者從主狀態(tài)向次狀態(tài)切換的“能量壁壘”顯著更高（下圖b），導致他們在兩個主要狀態(tài)之間切換的頻率顯著降低（下圖d），就像被困在一個山谷里很難翻越到另一個山谷，這就是“神經剛性”。

b.主狀態(tài)到次狀態(tài)的能量壁壘高度及轉換頻率

d.兩個主狀態(tài)之間的間接轉換頻率（經次狀態(tài)）

更重要的是，這種剛性越強，患者的認知僵化（下圖f）、感知過度穩(wěn)定（下圖g）、非言語溝通障礙（下圖h）就越嚴重。

神經剛性與三類行為指標的相關性

研究怎么做的？

研究者招募了50名高功能孤獨癥成人和50名正常發(fā)育者。他們開發(fā)了一套創(chuàng)新的腦狀態(tài)驅動神經刺激的系統(tǒng)（Brain-state-driven neural stimulation，BDNS），其工作原理如下圖所示：

這套系統(tǒng)結合了多種技術：

磁共振：用于精確定位刺激靶點，構建個體化的“大腦能量地圖”。

腦電圖：實時監(jiān)測大腦狀態(tài)，識別特定狀態(tài)的出現時機。

經顱磁刺激：在特定腦狀態(tài)出現時，對右上頂葉（額頂網絡的樞紐節(jié)點）施加精準興奮性脈沖。

這是真正的“精準醫(yī)療”——不是在固定時間刺激，而是在大腦“最需要被干預”的那個瞬間出手。

結果令人驚喜：

單次刺激后：患者的認知僵化立即改善（下圖b），且與神經剛性減弱直接相關（下圖c）

b.單次BDNS對認知僵化的即時效應  

c.神經變化與行為變化的關聯性

每周一次×12周后：

第1周：認知僵化開始改善（下圖f）

第7周：感知過度穩(wěn)定開始改善（下圖g）

第9周：非言語溝通能力開始改善（下圖h）

長期BDNS對三種行為的時間進程效應

為什么改善速度不同？

研究發(fā)現，神經剛性通過不同“路徑”影響不同行為，路徑越長，改善需要的時間就越久。

認知僵化是神經剛性的直接體現，所以第1周就開始改善。

感知過度穩(wěn)定需要更長的路徑：神經剛性減輕 → 間接轉換增加 → 次要狀態(tài)2更穩(wěn)定 → 額頂網絡與視覺網絡的連接增強 → 感知過度穩(wěn)定改善（下圖i, 圖b-c）

額頂網絡-視覺網絡耦合與感知過度穩(wěn)定的因果驗證

這個過程需要7周，因為要鞏固兩個網絡之間的連接。研究者用實驗驗證了這一點：如果直接增強額頂網絡-視覺網絡的連接，感知改善會提前到第3周！

非言語溝通則需要神經剛性減輕后，穩(wěn)定另一個“次要腦狀態(tài)”，再增強額頂網絡、默認模式網絡與突顯網絡的三方協(xié)同（下圖e, 圖b-c）

三網絡耦合與非言語溝通的因果驗證

研究者進一步設計了針對性刺激方案，加速了后兩種行為的改善，驗證了這些腦網絡連接的因果作用。

這意味著什么？

首次證實：減輕“神經剛性”可以因果性地改變孤獨癥的多項核心行為

提供框架：將孤獨癥的微觀異常（E/I失衡、連接異常）與宏觀癥狀通過“神經剛性”這一核心特征聯系起來

指明方向：未來干預可以以提升大腦動態(tài)靈活性為目標，而不僅僅是針對單一腦區(qū)或單一癥狀

局限與展望

目前樣本量較小、僅限高功能成人，且需多次刺激才能產生持久效果。但這項研究無疑為孤獨癥的神經調控治療開辟了全新路徑——讓大腦“靈活”起來，或許是解鎖孤獨癥治療的關鍵鑰匙！  

聲明 

此內容由英智科技臨床支持部整理，歡迎批評指正。轉載請注明出處。

參考文獻：Watanabe, T., & Yamasue, H. (2025). Noninvasive reduction of neural rigidity alters autistic behaviors in humans. Nature neuroscience, 28(6), 1348–1360. https://doi.org/10.1038/s41593-025-01961-y