BRAIN SCIENCE
学术前沿
基于CiteSpace的成对关联刺激的研究进展及可视化分析

一、背景


成对关联刺激(paired associative stimulation,PAS)是由Stefan K等于2000年首次提出,其是指由周围神经电刺激 (peripheral associative stimulation,PNS)和运动皮质经颅磁刺激(transcranial magnetic stimulation,TMS)共同组成。于2002年,Stefan K等提出了成对关联刺激的作用机制,是基于Hebbian理论,即一个弱的输入信号在激活突触后神经元之前将其强化,则突触的传递效率增强,进而形成长时程增强(long term potentiation,LTP),反之则形成长时程抑制(long term depression,LTD)。成对关联刺激对大脑皮质产生的效应取决于周围神经电刺激和经颅磁刺激两者之间的刺激间隔(interstimulus interval,ISI)。近十几年,成对关联刺激的应用越来越广泛。为了更直观地了解成对关联刺激的研究现状,本研究应用美国德雷塞尔大学学者陈超美博士开发的科学文献可视化分析的软件CiteSpace V5.5.R2,以科学引文索引(Science citation Index,SCI)数据库Web of Science平台为资料来源,绘制相关的可视化图谱,对成对关联刺激在国际上的研究现状、研究热点、发展趋势等进行客观全面地展示与分析,以期为成对关联刺激的研究提供指导与参考。

二、资料与方法


1、资料来源
以SCI数据库Web of Science平台为资料来源,检索策略:TS=Paired Associative Stimulation AND TS =Transracial Magnetic Stimulation AND PY=(1999-2018)。纳入与成对关联刺激相关的临床研究、基础研究以及综述报道,包括期刊文献、综述、会议论文。最终纳入 522篇符合要求的文章。
2、方法
将检索整理出来的文献以全纪录纯文本的形式导出,按照CiteSpace软件要求的格式保存为“download_**.txt”文件,将文件导入至CiteSpace V5.5.R2软件中。参数设置:时间分区为1999-2018年,1年为1个时间切片,选取作者、机构、国家进行科研合作网络分析,选取关键词进行共现分析,选取被引文献进行文献共被引分析,其余保持默认设置,绘制相应的可视化图谱。

三、结果


1、年度发文量分析
在Web of Science数据库平台共检索筛选出522篇符合要求的文章,其发文量呈逐年上升趋势,尤其在2011、2013年发文量有两个小高峰,见图1。

2、作者分布
1999-2018年成对关联刺激研究发文量前10的作者以ZIEMANN U最多,达45篇,见表1。将作者进行聚类,发现成对关联刺激研究领域存在多个团队,每个团队内部的合作都较为紧密;用关键词进行命名后显示每个团队的主要研究方向,聚类#0、#7中的研究作者相对较多,主要集中在成对关联刺激可以产生长时程增强效应和长时程抑制效应方面的研究,见图2。


3、机构分布
1999-2018年共有562家机构参与了成对关联刺激研究,发文量前10的机构中以英国伦敦大学学院(UCL)最多,达39篇,占总发文量的7.47%,在成对关联刺激的相关研究中作出了巨大的贡献,见表2。用关键词进行命名后显示每个团队的主要研究方向,聚类中的研究机构相对较多,其关键词主要集中在突触可塑性模型、氨基丁酸、感觉运动皮层、生物标记物等方面,见图3。


4、国家分布
目前有14个国家参与了此项研究,其中德国发表了137篇文章,美国发表了103篇文章,澳大利亚发表了87篇文章,英国发表了81篇文章,我国虽有参与此项研究,但研究发文量不多,没有位列前10,见图4。

5、关键词分析
1999-2018年成对关联刺激研究出现次数前10的关键词以经颅磁刺激最多,达157次,见表3。同时,利用CiteSpace软件对成对关联刺激研究的关键词进行共现分析,其中经颅磁刺激、成对关联刺激、运动皮质、可塑性等方向的研究热点最多,皮质可塑性、突触可塑性、长时程增强效应等研究也逐步深入,见图5。


6、文献共被引分析
利用Web of Science数据库自带的分析检索功能,获得被引频次最高的10篇文章,其中Hamada M等于2013年在Cereb Cortex上发表的“The role of interneuron networks in driving human motor cortical plasticity”被引频次最多,见表4。近期主要的研究热点主要集中在经颅磁刺激、非侵入式脑刺激、大脑可塑性等方面,见图6;利用CiteSpace绘制时间被引文献的时间线图,结果显示不同年代的研究之间存在明显的递呈关系,见图7。




四、讨论


PAS是21世纪新兴的研究技术,Stefan K等首次将PAS用于健康受试者,结果显示PAS可以诱导运动皮质兴奋性的持久改变。因此,对成对关联刺激康复研究领域进行共被引网络的分析和聚类分析,可以了解该领域的研究主题和学科领域的分布情况,为临床应用提供参考依据。
本研究中有522篇符合要求的文章,其发文量呈逐年上升趋势,尤其在2011、2013年发文量有两个小高峰,提示PAS仍然作为临床研究中热点,受到国内外学者的广泛关注。通过作者合作网络图谱可以看出,在成对关联刺激研究领域存在多个团队,每个团队内部的合作都较为紧密,但是与外部的合作却相对匮乏。从机构合作网络图谱可以看出,在成对关联刺激研究领域发文量多的机构间存在紧密的合作,以这几个机构为中心,不断往外辐射,带动学科的整体发展。CiteSpace的共现网络分析可展示高产作者、机构及国家的合作关系。本研究中高产作者是ZIEMANN U,来自蒂宾根大学神经与脑卒中研究部门,主要研究方向是临床神经学和神经科学。ROTHWELL JC和RIDDING MC来自于英国伦敦大学学院,发文量次之,其主要研究成对关联刺激对帕金森患者及肌张力障碍患者皮质兴奋性的改变;ZIEMANN U和RIDDING MC等制定的皮质可塑性的专家共识在全球具有较高影响力和权威性。
从国家合作网络图谱可以看出,在成对关联刺激研究领域发文量多的国家间存在部分的合作,但合作不紧密。根据国家合作网络可知,成对关联刺激领域的研究力量全球分布不均匀,主要分布在发达国家,德国发文量最多,美国次之。我国虽然在该领域有相关研究,但与发达国家仍有明显差距。高产机构间存在一定的合作,各国家之间的相互合作比较少。
从关键词共现分析显示,目前成对关联刺激的研究热点集中在对大脑皮质可塑性方向的研究。关键词多集中于概括性较高的理论性词语,选择单一;临床疾病主要集中于神经疾病;基础研究为机制研究多见,对此需提高创新性,探讨更多研究点。本研究利用CiteSpace对 1999-2018年成对关联刺激研究的被引文献进行分析,结合研究文献共被引时间线图可以看出,Hamada M等于2013年在Cerebral Cortex上发表文章具有高被引频次,在成对关联刺激的相关研究中作出了巨大的贡献。此外,关于成对关联刺激的研究从21世纪才出现,该研究属于比较新兴的研究。近期主要的研究热点主要集中在经颅磁刺激、非侵入式脑刺激、大脑可塑性等方面。通过图中的连线也可以了解到不同年代的研究之间存在明显的递呈关系,表明研究层层递进,研究前沿与研究基础之间关系非常紧密。
综上所述,对成对关联刺激研究有了快速的发展。本研究运用知识图谱的原理及 CiteSpace软件提供了近年成对关联刺激的研究基础、研究热点及趋势。但本研究也存在一些局限性,仅对Web of Science数据库中的文献进行了分析,在数据收集过程中会存在一定的缺漏,对研究结果产生一定的影响,但并不影响对该领域的整体把握,其结论依旧具有很重要的指导意义。
注文章出处:随燕芳,童良前,林夏妃等.基于CiteSpace的成对关联刺激的研究进展及可视化分析.[J].医学信息.2023.36(17):22-27.