背外侧前额叶皮层的经颅磁刺激联合脑电图检测

摘要

来源：Lioumis, P. 等。背外侧前额叶皮层的经颅磁刺激联合脑电图记录。 J. Vis. Exp. (2018)

本视频演示了一种结合经颅磁刺激与脑电图评估背外侧前额叶皮层兴奋性及兴奋与抑制平衡的实验方案。

方案

所有涉及人类参与者的操作均按照机构、国家和国际有关人类福祉的指南进行，并已通过当地机构审查委员会的审查。

1. 热点与运动阈值：
   1. 指导受试者保持静息状态——舒适、双手、双腿及脊柱放松。
   2. 确定热点。以运动皮层（M1）中拇短展肌（APB）皮层表征区的初始解剖标志为目标，将线圈对准运动结节，并移动线圈直至出现相应的APB肌肉运动。使用经颅磁刺激（TMS）强度，诱发APB肌肉的运动诱发电位（MEPs）约为500 µV。通过调整线圈的角度和倾斜度，优化线圈方向，以在热点处诱发最大反应。
   3. 在神经导航软件中保存线圈位置，并以2–3%的步长逐步降低输出强度。给予10次脉冲，若其中超过5次的MEP反应幅度大于50 µV，则继续降低强度。
   4. 当10次刺激中诱发的反应少于5次时，以1–2%的步长逐步增加强度。运动阈值（MT）定义为在10次刺激中有5次以上产生大于50 µV MEP的刺激强度。MT测量的刺激间间隔（ISI）应大于1秒，通常设定为3、4或5秒。
2. 按以下步骤调整刺激强度：
   1. 从MT强度的120%开始，使M1区域诱发的MEP幅度在500至1,500 µV之间。以该刺激器输出强度记录10次脉冲，使平均反应达到1 mV。以1–2%的步长逐步增加或减少强度，直至平均MEP达到1 mV。
   2. 对于刺激强度，选择刺激器输出百分比作为设定值，例如110%、120%等。
   3. 获取相应的诱导电场强度（单位：V/m，若系统支持）。将线圈置于背外侧前额叶皮层（DLPFC）上方，调节刺激器输出，使该区域在相同皮层深度下的诱导电场强度与M1区域一致。
3. 对脑电图（EEG）电极进行数字化定位，使其位置与大脑解剖结构对齐。
   注意：此步骤对于准确定位神经元激活分布以及在后续随访中精确复位电极位置至关重要。
4. 记录TMS-EEG
   1. 如有音频掩蔽设备，将普通耳塞更换为带气管的耳塞，并在其外佩戴耳机。仅在TMS脉冲发放期间播放音频掩蔽信号。
   2. 将线圈安装在线圈支架上，确保线圈不会移动或压迫其下方的电极。确保电极与线圈之间垫有海绵。
   3. 将所有活动屏幕移出受试者视线范围。指导受试者注视一个固定点，在TMS刺激过程中不得移动头部，且在TMS脉冲之间避免眨眼。
   4. 关闭所有荧光灯。对每位受试者随机顺序执行单脉冲TMS、短时程皮层内抑制（SICI）、皮层内易化（ICF）和长时程皮层内抑制（LICI）实验。每种条件给予100次单脉冲或配对脉冲。使用3–4秒（±20%）或恒定3–5秒的刺激间间隔（ISI）。每种条件之间安排3–5分钟的休息时间，以便受试者放松和伸展。
      注意：SICI和ICF采用配对脉冲TMS范式，包括一个亚阈值的条件刺激（CS）和一个超阈值的测试刺激（TS）。本方案中，CS强度为MT的80%，TS强度为诱发1 mV峰-峰MEP的强度。SICI的最佳刺激间间隔为2 ms，ICF为12–13 ms。LICI范式采用一个超阈值CS（强度为诱发1 mV峰-峰MEP的水平），随后施加另一个相同强度的超阈值TS，刺激间间隔为100 ms。单脉冲和配对脉冲范式的ISI由刺激器充电时间、实验次数（长时间实验需较小ISI以减轻受试者负担）以及后续分析需求决定。本研究中，由于刺激器限制以及需要获取多个低频段（theta节律）周期以进行时频和功率谱分析，采用恒定ISI为5秒。

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
BISTIM'2 套件选项 1	Magstim	3234-00	TMS 成对脉冲刺激器
Magstim 200'2 主机（2 件）	Magstim	3010-00	TMS 刺激器
UI 控制器	Magstim	3020-00	TMS 控制器
BISTIM'2 UI 控制器	Magstim	3021-00	TMS 控制器
BISTIM 连接模块	Magstim	3330-00	TMS 连接模块
D70 Alpha 线圈 - 货号 4150-00（Alpha 70mm 双线圈）	Magstim	4150-00	TMS 线圈
Brainsight	Rogue-Resolutions	Brainsight 2	神经导航系统
Model 2024F	Intronix	2024F	肌电图仪
Neuroscan SynAmps RT 64 通道系统	Compumedics Neuroscan	9032-0010-01	脑电图仪
Quick-Cap 64 通道电极系统	Compumedics Neuroscan	96050255	脑电帽