調節大腦皮層興奮性

高頻rTMS通過興奮性神經遞質，激活突觸后膜的離子通道，改變突觸后細胞內的鈣離子濃度，細胞內鈣離子濃度具有頻率依賴性，鈣離子作為第二信使，啟動細胞內一系列瀑布樣生化改變，最后啟動DNA轉錄，合成新的蛋白質，促成突觸功能和結構的長時程增強（long-term potentiation, LTP），引起神經興奮性增高。與之相反，低頻rTMS刺激后導致突觸前鈣離子濃度減少，進而引起突觸功能和結構的長時程抑制（long-term depression, LTD），引起神經興奮性降低[1]。

影響神經可塑性變化

相關研究證據表明rTMS興奮后的效應可以促進神經的生長和再生，下圖中高頻磁刺激增加了患側前腦室下帶及梗塞區域神經干細胞的遷移和再生[2]。同時rTMS也可以促進腦源性神經營養因子（BDNF）再生，BDNF對神經元的生長、出芽、合成代謝及調節傳遞呈正相關作用[3]。

改變腦血流量和代謝

多數研究表明rTMS能改變局部腦血流量及大腦皮質代謝水平。有研究顯示，予健康人左額葉20Hz的重復經顱磁刺激，在短時間內能增快腦血流度，平均血流速度除左右大腦后動脈及椎動脈外，均有不同程度的增加，以左側大腦前動脈及左側大腦中動脈平均血流速度的增加尤為明顯，提示rTMS對調節腦血流速度方面有一定作用[4]。

另一項研究中通過臨床實驗來驗證了TMS對遠隔部位血流代謝的作用，rTMS刺激左側背外側運動前皮層（dPMC）依然能夠明顯改變較大面積以及較遠距離的皮層區域的血氧水平依賴（BOLD）信號，包括扣帶回、腹側前運動皮層、聽覺皮層、尾狀核、左側顳葉、內側膝狀體、小腦[5]。

影響腦組織神經遞質分泌 

rTMS可調節興奮性、抑制性神經遞質含量，刺激單胺類神經遞質分泌，優化神經功能并降低全身炎癥反應刺激神經因子的營養分泌。

一項實驗研究發現經過低頻rTMS治療后患者血清單胺類神經遞質：去甲腎上腺素（NE）、5-羥色胺(5-HT)、多巴胺(DA)含量增高，血清氨基酸類神經遞質谷氨酸（Glu）、天冬氨酸(Asp)含量降低，甘氨酸（Gly）、γ－氨基丁酸(GAB)含量增高；血清神經功能指標腦源性神經營養因子（BDNF）含量增高，神經元烯醇化酶（NSE）含量變低[6]，因此經顱磁在治療抑郁癥時可以有效提高患者興奮類激素的生成從而改善病情。

[1]Hess G , Donoghue JP. Long-term potentiation and long-term depression of horizontal connections in rat motor cortex[J]. Acta Neurobiologiae Experimentalis, 1996, 56(1):397-405.

[2] Jing L , Haiqing Z , Liying Z , et al. High-Frequency Repetitive Transcranial Magnetic Stimulation (rTMS) Improves Functional Recovery by Enhancing Neurogenesis and Activating BDNF/TrkB Signaling in Ischemic Rats[J]. International Journal of Molecular Sciences, 2017, 18(2):455.

[3]Agnieszka B , Katz D M . Cellular Mechanisms Regulating Activity-Dependent Release of Native Brain-Derived Neurotrophic Factor from Hippocampal Neurons[J]. Journal of Neuroscience, 2002, 22(23):10399-10407.

[4]楊德本,謝建平,王曉明.重復經顱磁刺激對正常人腦血流灌注和速度的影響[J].中國臨床康復, 2005, 9(37):2.

[5]Bestmann S , Jürgen Baudewig, Siebner H R, et al. BOLD MRI responses to repetitive TMS over human dorsal premotor cortex[J]. Neuroimage, 2005, 28(1):22-29.

[6]楊柳,劉玉山,吳寧渤,劉宏麗.低頻重復經顱磁刺激對缺血+性腦卒中后抑郁患者血清神經遞質、細胞因子的影響[J].海南醫學院學報,2017,23(10):1434.