通过经颅磁刺激测量对侧静息期

摘要

来源：Rebello-Sanchez, I.，等。利用单脉冲经颅磁刺激测量对侧静息期以研究初级运动皮层的皮质脊髓抑制作用。J. Vis. Exp. (2022)。

本视频演示了一种利用经颅磁刺激测量对侧静息期（cSP）的技术。将患者的手掌置于俯卧位，并在第一背侧骨间肌（FDI）上放置电极。然后，在拇指与食指之间放置一个测力装置。确定大脑的初级运动皮层（M1）区域。保持对测力装置施加标准化的压力，刺激M1区域以记录肌肉活动，该活动称为运动诱发电位（MEP），随后出现的肌肉活动减弱期称为cSP。

方案

所有涉及人类参与者的操作均按照机构、国家和国际关于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. 实验步骤（图1）

1. 选择用于放置电极的肌肉。
   1. 让受试者将手放在桌面上，呈俯卧位。选择位于第一和第二掌骨之间的第一骨间背侧肌（FDI肌）。为确定FDI肌的位置，让受试者在保持手部其余部分静止并平放于桌面的同时，对抗阻力外展示指，同时您用手触诊该区域。
   2. 暴露所选区域。如有必要，使用一次性剃刀剃除局部毛发以改善电极与皮肤的接触，并用酒精棉片清洁该区域，去除皮肤油脂及其他可能增加阻抗的因素。确认有足够裸露的皮肤以确保与电极良好接触。
      注意：若评估下肢肌肉活动，应选择胫骨前肌（TA肌）进行电极放置。该肌位于胫骨外侧，靠近皮肤表层，可通过踝关节背屈动作识别。
2. 放置表面肌电图（EMG）电极
   1. 在暴露并清洁区域后，向通道的每个电极上涂抹导电凝胶，以确保良好的阻抗。
   2. 将负极置于FDI肌肌腹（即肌腹中心或最突出的隆起处），正极置于远端指间关节，两电极间距至少为1.5 cm。参考电极（中性电极）置于腕部，位于尺骨茎突上方。
      注意：运动终板、肌腱或其他活跃肌肉的存在可能影响记录的稳定性，因此应避免将电极置于这些位置。对于TA肌，电极应放置在连接腓骨头与内踝尖端连线的三分之一处，每个电极极点之间保持20 mm距离，参考电极置于踝部。
3. 确定所需肌肉收缩力
   1. 使用数字捏力计和四棱锥形支撑物，以最小化机械形变并提高对微小收缩的敏感性。
   2. 在锥形支撑物的帮助下，将力计置于第一和第二手指之间。确保第三、第四和第五手指静止平放于桌面，而第一和第二手指产生捏合动作的力。
   3. 在固定位置下，要求受试者用拇指和示指侧面夹紧力计与锥体系统，以最大力量按压，从而引起FDI肌的强烈收缩。
   4. 以该最大值为参考，确定其20%的收缩力。受试者需练习维持目标值在持续收缩的20%水平，允许在最大自主收缩力（MVC）的15%–25%范围内波动。
      注意：若无法获得可捕捉所研究肌肉孤立活动的力计，可使用肌电反馈来标准化施加的力。记录软件将测量对应于受试者最大收缩力的峰-峰值振幅最大值，并以此为参考确定20% MVC。受试者可在达到20%时获得视觉和/或听觉提示。
4. 确定热点搜索的初始位置
   1. 为受试者戴上泳帽。所有参考点均标记在泳帽上。
   2. 测量从鼻根（前额与鼻梁交界点）至枕外隆凸（枕部最突出点）的矢状周长。将该数值除以二，并在头部标记中点位置。
   3. 标记受试者鼻根、枕外隆凸、左右外耳道耳屏、左右眶上嵴的位置。此举旨在确认实验过程中泳帽未发生滑动，以及在后续实验中可将泳帽置于相同位置。
   4. 如上所述，测量双侧耳屏之间的距离，并在中点处做标记。标记该线与矢状中线的交点，即为头顶点（Cz）。
   5. 从头顶点（Cz）出发，沿与中矢状线平行方向向所选肌肉对侧横向移动5 cm。此标记大致对应初级运动皮层（M1），位于手部运动皮层的同一冠状层面。将此位置作为热点搜索的起始点。
   6. 热点是指运动皮层中可检测到最低运动阈值的区域。设置较低刺激强度（例如最大刺激器输出[MSO]的30%），在起始点处施加多个脉冲以开始搜索。
   7. 逐步小幅增加刺激强度，直至确定可引发肌电图指标反应（即运动诱发电位，MEP）的最低刺激强度。施加刺激时，将“8”字形线圈与中矢状线成45°角放置，线圈手柄朝向受试者后方。
   8. 为确保已找到最佳位置，围绕初始点在前方1 cm、外侧1 cm、内侧1 cm及后方1 cm处分别测试约3次MEP。根据需要重复此过程，直至获得稳定反应；最终选定能诱发最大MEP的位置。
   9. 一旦找到热点，即在受试者头部（泳帽）上标记该位置。在本实验及可能的后续随访中均使用此位置。注意避免因额外压力给受试者造成不适，应用双手共同支撑线圈置于受试者头部。
5. 确定静息运动阈值（RMT）
   1. 将运动阈值定义为诱发可检测到的最小MEP振幅（通常至少为50–100 µV）所需的最低刺激强度。
   2. 为确定运动阈值，在热点处连续施加10次刺激，选择在50%的试验中能在目标肌肉上诱发峰-峰值振幅至少为50 µV的MEP的最低强度。
      注意：该方案可在目标肌肉静息状态下进行（静息运动阈值，RMT），也可在主动收缩时进行（主动运动阈值，AMT）。两者均可作为超阈值经颅磁刺激（TMS）脉冲的参考依据。AMT的获取更容易出现变异性，因其依赖于MVC的标准化，这在需多次评估的纵向研究中可能成为问题。
6. 皮层沉默期（CSP）方案
   1. 在目标肌肉持续自主收缩期间施加超阈值刺激以诱发MEP。
   2. 以静息运动阈值（RMT）的120%为刺激强度（SI），间隔10秒施加10次刺激。在刺激过程中，要求受试者维持目标肌肉最大收缩力的20%，该力度应事先通过力计练习确定。
   3. 为确保完整捕获整个沉默期（SP），需确认肌电图时间窗足够长，至少可记录400 ms的肌电活动。根据所研究疾病的类型，受试者有时需要更高的刺激强度（SI）才能成功获得cSP。

结果

图1：实验步骤。1. 在小指展肌（FDI）肌腹处放置电极；2. 将测力计置于手指之间；3. 目标肌肉进行自主收缩，以测试20%最大自主收缩力（MVC）的标准化程度；4. 进行头部测量并施加TMS脉冲，以确定热点位置和静息运动阈值（RMT，即在10次刺激中至少有5次能诱发出幅值≥50 mV的运动诱发电位（MEP）的最低刺激强度）；5. 抑制期（CSP）实验方案，在持续肌肉收缩期间，以120% RMT强度施加10次TMS脉冲，每次间隔10秒。在底部中央图示中，红色小矩形代表单次TMS脉冲，将其前的持续肌肉收缩和背景肌电活动（EMG）与随后的CSP记录区分开来。CSP定义为从MEP起始至EMG基线活动重新出现之间的时间段，该时间段由蓝色矩形标示。黄色矩形内显示的...

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
酒精棉片	Medline		含70%异丙醇的消毒准备
导电凝胶	Weaver and Company		用于电极上
Echo Pinch	JTECH medical	0902A302	数字式测力计
Mega-EMG	Soterix Medical	NS006201	内置软件的多通道数字肌电图仪
MEGA-TMS 线圈	Soterix Medical	NS063201	8字形经颅磁刺激线圈
Mega-TMS 刺激器	Soterix Medical	6990061	单脉冲经颅磁刺激仪
Neuro-MEP.NET	Soterix Medical		用于分析肌肉电活动的肌电图软件
泳帽	Kiefer