基于CiteSpace的成对关联刺激的研究进展及可视化分析.pdf

医学数据科学第 36 卷第 17 期医学信息Vol.36 No.172023 年 9 月Journal of Medical InformationSept.2023基金项目：1.2020 年度海南省卫生健康行业科研项目（编号：20A200059）；2.2022 年度海南省自然科学基金科研项目（编号：822QN497)作者简介：随燕芳（1985.2-），女，山东济宁人，硕士，副主任医师，主要从事神经康复研究通讯作者：宋振华（1974.4-），男，湖北咸宁人，硕士，主任医师，主要从事神经康复研究基于 CiteSpace 的成对关联刺激的研究进展及可视化分析随燕芳袁童良前袁林夏妃袁吴海霞袁宋振华渊中南大学湘雅医学院附属海口医院康复医学科袁海南 海口570208冤摘要院目的利用可视化分析软件对成对关联刺激的研究现状尧研究热点尧发展趋势等进行客观全面的展示与分析袁以期为成对关联刺激的研究提供指导与参考遥方法在Web of Science数据库中检索1999-2018年发表的与成对关联刺激研究有关文献袁应用CiteSpace V5.5.R2软件对作者尧机构尧国家尧关键词尧被引文献进行可视化分析遥结果最终纳入522篇符合要求的文献袁发文量呈逐年增加趋势曰发文量最多的作者为ZIEMANN U袁达45篇曰发文量最多的机构为英国伦敦大学学院渊UCL冤袁达39篇曰有14个国家参与了此项研究袁其中德国发文量最多袁达137篇曰出现频次最多的关键词为经颅磁刺激袁达157次曰被引频次最高的文献为Hamada M等于2013年在上发表的野The role of interneuron networks in driving human motor cortical plasticity冶曰近期主要的研究热点主要集中在经颅磁刺激尧非侵入式脑刺激尧大脑可塑性等方面袁且不同年代的研究之间存在明显的递呈关系遥结论成对关联刺激的研究仍处于新兴阶段袁具有发展潜力曰德国尧美国对成对关联刺激的研究处于世界领先水平袁我国在成对关联刺激领域的研究仍相对偏少曰研究热点主要集中在经颅磁刺激尧非侵入式脑刺激尧大脑可塑性等方面遥关键词院成对关联刺激曰经颅磁刺激曰CiteSpace软件曰可视化分析曰Web of Science中图分类号院R493文献标识码院ADOI院10.3969/j.issn.1006-1959.2023.17.004文章编号院1006-1959渊2023冤17-0022-06Visualization Analysis on Researches of Paired Associative Stimulition Based on CiteSpaceSUI Yan-fang,TONG Liang-qian,LIN Xia-fei,WU Hai-xia,SONG Zhen-hua(Department of Rehabilitation Medicine,Affiliated Haikou Hospital of Xiangya Medical College,Central South University,Haikou 570208,Hainan,China)Abstract：Objective To objectively and comprehensively display and analyze the research status,research hotspots and development trends of pairedassociative stimulation by using visual analysis software,so as to provide guidance and reference for the study of paired associative stimuli.MethodsThe literatures related to paired associative stimulation published from 1999 to 2018 were searched in the Web of Science database,andCiteSpace V5.5.R2 software was used to visualize the authors,institutions,countries,keywords and cited literatures.Results Finally,522 articles thatmet the requirements were included,and the number of publications showed an increasing trend year by year.The author with the largest number ofarticles was ZIEMANN U,up to 45 articles.The University of London(UCL)had the largest number of papers,up to 39 articles.A total of 14countries participated in the study,of which Germany had the largest number of papers,up to 137 articles;the most frequent keyword was transcranialmagnetic stimulation,up to 157 times;the most frequently cited paper was The role of interneuron networks in driving human motor corticalplasticity published by Hamada M et al.onin 2013.The main research hotspots in recent years were mainly focused on transcranialmagnetic stimulation,non-invasive brain stimulation,brain plasticity,etc.,and there was a significant presentation relationship between the studies indifferent years.Conclusion The study of paired associative stimulation is still in a new stage and has great potential for development.Germany andthe United States are in the world-leading level in the research of paired associative stimulation,while there are still few researches in this field inChina.The research hot spots are mainly focused on transcranial magnetic stimulation,non-invasive brain stimulation and brain plasticity.Key words：Paired associative stimulation;Transcranial magnetic stimulation;CiteSpace;Visualization analysis;Web of Science成对关联刺激（paired associative stimulation，PAS）是由 Stefan K 等1于 2000 年首次提出，其是指由周围神经电刺激（peripheral associative stimula原tion，PNS）和运动皮质经颅磁刺激（transcranial mag原netic stimulation，TMS）共同组成。于 2002 年，Stefan K等2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）3，4，反之则形成长时程抑制（long term depression，LTD）2，5。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）6-8。近十几年，成对关联刺激的应用越来越广泛9-12。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22医学数据科学第 36 卷第 17 期医学信息Vol.36 No.172023 年 9 月Journal of Medical InformationSept.2023注：A：1999-2018 年成对关联刺激研究者合作网络；B：成对关联刺激作者、关键词聚类视图图2 1999-2018年成对关联刺激研究作者科学知识图谱AB排名12345作者ZIEMANN UROTHWELL JCRIDDING MCQUARTARONE ACHEN R发文量（篇）4537292723占比8.627.095.565.174.41表1 1999-2018年成对关联刺激发文量前10的作者渊 袁%冤排名678910作者CLASSEN JNITSCHE MAPAULUS WBERARDELLZ ADASKALARIS ZJ发文量（篇）2320201817占比4.413.833.833.453.26CiteSpace V5.5.R213-15，以科学引文索引（Sciencecitation 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。1资料与方法1.1 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 Stimula原tion AND TS=Transracial Magnetic Stimulation ANDPY=（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。1.2 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。2结果2.1 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。2.2 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。图1 1999-2018年成对关联刺激研究有关的年度发文情况及发文量前10的年份23医学数据科学第 36 卷第 17 期医学信息Vol.36 No.172023 年 9 月Journal of Medical InformationSept.2023排名12345678910词频1571218368585144393729中心度0.010.040.030.040.050.090.090.050.060.04关键词经颅磁刺激（transcranial magnetic stimulation）成对关联刺激（pairedassociative stimulation）人脑运动皮质（human motor cortex）可塑性（plasticity）皮质可塑性（cortical plasticity）长时程增强（long term potentiation）兴奋性（excitability）theta 节律性刺激（theta burst stimulation）运动皮质（motor cortex）突触可塑性（synaptic plasticity）表3 1999-2018年成对关联刺激研究文章中出现频次前10的关键词图4 1999-2018年成对关联刺激研究国家合作网络图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。2.4 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。2.5 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。排名12345机构UCLUniv AdelaideUniv TorontoUniv MessinaGoethe Univ Frankfurt发文量（篇）3938333223占比7.477.286.326.134.41表2 1999-2018年成对关联刺激发文量前10的机构渊 袁%冤排名678910机构Univ Roma La SapienzaUniv TubinngenNINDSUniv GottingenUniv WurzburG发文量（篇）2320191917占比4.413.833.643.643.26注：A：1989-2018 年成对关联刺激研究机构合作网络；B：成对关联刺激研究机构、关键词聚类视图图3 1999-2018年成对关联刺激研究研究机构科学知识图谱AB24医学数据科学第 36 卷第 17 期医学信息Vol.36 No.172023 年 9 月Journal of Medical InformationSept.20232.6 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16于 2013 年在上发表的“The role of interneuron networks in drivinghuman 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。图5 1999-2018年成对关联刺激研究的关键词共现图谱作者Hamada M，Murase N，Hassan A，et alRidding MC，Ziemann URossi S，Hallett M，Rossini PM，et alLopez-Alonso V，Cheeran B，Rio-Rodriguez D，et alMuller-Dahlhaus JFM，Orekhov Y，Liu Y，et alRossii PM，Burke D，Coohen LG，et alCarson RG，Kenndey NCZiemann U，Siebner HRCheeran B，Talelli P，Mori F,et alCirillo J，Lavender AP，Ridding MC，et al出版物（年份）（2013）（2010）（2009）（2014）（2008）（2015）（2013）（2008）（2008）（2009）被引频次41393533292625212019排名12345678910排名12345678910题名The role of interneuron networks in driving human motor cortical plasticityDeterminants of the induction of cortical plasticity by non-invasive brain stimulation in healthy subjectsSafety,ethicalconsiderations，andapplicationguidelinesfortheuseoftranscranialmagneticstimulationinclinicalpracticeandresearchInter-individual variability in response to non-invasive brain stimulation paradigmsInterindividual variability and age-dependency of motor cortical plasticity induced by paired associative stimulationNon-invasive electrical and magnetic stimulation of the brain，spinal cord，roots and peripheral nerves:basic principles and procedures for routine clinical and research application.An updated report from an IFCN committeeModulation of human corticospinal excitability by paired associative stimulationModifying motor learning through gating and homeostatic metaplasticityA common polymorphism in the brain-derived neurotrophic factor gene(BDNF)modulates human cortical plasticity and theresponse to rTMSMotor cortex plasticity induced by paired associative stimulation is enhanced in physically active individuals表4 1999-2018年成对关联刺激研究文章中被引频次前10的文章图6 1999-2018年成对关联刺激研究文献共被引网络图25医学数据科学第 36 卷第 17 期医学信息Vol.36 No.172023 年 9 月Journal of Medical InformationSept.20233讨论PAS 是 21 世纪新兴的研究技术，Stefan K 等1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17。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18。ROTHWELL JC 和 RIDDING MC 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19-21；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22。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16于2013 年在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1。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 ofScience 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图7 1999-2018年成对关联刺激研究文献共被引时间线图26医学数据科学第 36 卷第 17 期医学信息Vol.36 No.172023 年 9 月Journal of Medical InformationSept.2023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。参考文献院1Stefan K,Kunesch E,Cohen LG,et al.Induction of plasticity inthe human motor cortex by paired associative stimulation J.Brain,2000,123(3):572-584.2Stefan K,Kunesch E,Benecke R,et al.Mechanisms of en鄄hancement of human motor cortex excitability induced by in鄄terventional paired associative stimulation J.J Physiol,2002,543(2):699-708.3He XK,Sun QQ,Liu HH,et al.Timing of Acupuncture duringLTP-Like Plasticity Induced by Paired Associative StimulationJ.Behav Neurol,2019,2019:9278270.4Lee JC,Croarkin PE,Ameis SH,et al.Paired Associative Stimu鄄lation Induced Long term Potentiation Like Motor Cortex Plas鄄ticity in Healthy AdolescentsJ.Front Psychiatry,2017,29(8):95-103.5Suzuki M,Kirimoto H,Sugawara K,et al.Induction of corticalplasticity for reciprocal muscles by paired associative stimulationJ.Brain Behav,2014,4(6):822-832.6Classen J,Wolters A,Stefan K,et al.Paired associative stimula鄄tionJ.Suppl Clin 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I.F.C.N.CommitteeJ.Clin Neurophysiol,2015,126(6):1071-1107.18Ziemann U,Ilic TV,Pauli C,et al.Learning modifies subse鄄quent induction of long term potentiation-like and long termdepression like plasticity in human motor cortex J.J Neurosci,2004,24(7):1666-1672.19Bologna M,Suppa A,Conte A,et al.Are studies of motorcortex plasticity relevant in human patients with Parkinsons dis鄄ease?J.Clin Neurophysiol,2016,127(1):50-59.20Tisch S,Rothwell JC,Bhatia K,et al.Pallidal stimulationmodifies after-effects of paired associative stimulation on motorcortex excitability in primary generalised dystoniaJ.Exp Neurol,2007,206(1):80-85.21Bologna M,Guerra A,Paparella G,et al.NeurophysiologicalcorrelatesofbradykinesiainParkinsonsdisease J.Brain,2018,141(8):2432-2444.22Ziemann U,Paulus W,Nitsche MA,et al.Consensus:Motorcortex plasticity protocolsJ.Brain Stimul,2008,1(3):164-182.收稿日期：2022-03-25；修回日期：2022-10-24编辑/杜帆27