Name: 一个新颖的方法记录经颅磁刺激诱发幻视 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2010-04-01T16:30:00.000+00:00
Duration: 7 min 29 s
Description: 了解经颅磁刺激诱发幻视的阈值测定与记录方法。本视频演示使用TMS技术定位刺激点、调整刺激强度并绘制幻视大小位置的标准流程，为视觉处理和神经刺激研究提供可靠方案。

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1. 通过刺激右侧枕叶诱发光幻视
<ol class="lalpha">
 <li>在光线较暗的房间内，让受试者以舒适姿势就座。为受试者戴上泳帽，提供听力保护装置，并调整泳帽和耳塞以确保舒适。为确定并标记初始刺激点，首先定位枕外隆凸，然后向前（头侧）移动约 2 cm，向外侧移动约 2 cm（图 1）。或者，可使用无框架立体定位系统将经颅磁刺激（TMS）线圈准确定位于目标皮层区域。</li>
 <li>使用标准的“8”字形（双线圈）TMS 线圈（70 mm），将线圈中心直接放置于上一步确定的位置。线圈应与头皮表面相切，并呈内侧至外侧方向放置，手柄朝向中线外侧（图 2）。</li>
 <li>当受试者准备就绪后，以 60% 的输出强度施加单个脉冲。询问受试者是否感知到任何视觉感觉。对于未经历过光幻视的受试者，可考虑佩戴眼罩。若未报告光幻视，则重新调整线圈位置并再次施加脉冲。若受试者仍未报告光幻视，则每 7 至 10 秒施加一次脉冲（约 0.1 Hz），每尝试五次后将刺激强度增加 5%，直至达到 100% 强度。</li>
 <li>当受试者报告出现光幻视时，请其详细描述所感知到的现象，包括颜色、形状和位置。注意：光幻视应出现在被刺激大脑半球对侧的视野中。例如，若经颅磁刺激施加于右侧视皮层，则光幻视应出现在左侧视野。</li>
 <li>当受试者能够稳定报告光幻视时，在泳帽上标记线圈的位置。</li>
</ol>
2. 获取右侧枕叶的光幻视阈值
<ol class="lalpha">
	<li>在与上述相同的线圈位置和方向上给予一系列脉冲。要求受试者确认是否感知到诱发的光幻视。 </li>
	<li>每7到10秒给予一次脉冲（约0.1 Hz）。每次脉冲后，指导受试者根据以下标准报告是否感知到光幻视：“是”表示明确感知到光幻视；“否”表示没有任何视觉感知；“不确定”表示无法确定。对于“不确定”的回答，应 不 在确定阈值时，应将计数视为阳性反应。 </li>
	<li>调节刺激强度，每个强度水平给予10次脉冲，直至确定光幻视阈值。该阈值定义为 受试者在至少百分之五十的刺激脉冲中报告明确光幻视时的最低刺激强度.</li>
</ol>
3. 使用 LTaP 系统（图3）确定在不同注视点下光幻视的大小和位置
<ol class="lalpha">
 <li>让受试者就座，使其鼻根部（两眼之间区域）距离投影屏幕中心约 30 cm。</li>
 <li>为了使受试者适应 LTaP 系统，给予其激光笔，并指导其练习描画感知到的光幻视图形。如果受试者需要更多练习，可让其将激光点指向投影屏幕上指定的位置。当受试者熟悉 LTaP 系统并能准确在屏幕上绘制图形后，对先前步骤中标记的位置施加一系列经颅磁刺激（TMS）脉冲，强度足以诱发可见的光幻视。要求受试者使用激光笔在投影屏幕上描画或勾勒出所感知到的光幻视轮廓。</li>
 <li>在三个测试条件下，刺激强度应为已确定阈值的 120%。例如，若确定的阈值为 65%，则刺激强度应设置为 78%。线圈的位置和方向与上述步骤中确定和描述的相同。</li>
 <li>在三个测试条件中的第一个条件下，让受试者注视中央固定点。施加一个脉冲后，指示受试者使用激光笔描画或勾勒所感知到的光幻视。施加一系列足够诱发十个光幻视的脉冲。</li>
 <li>在第二个测试条件下，让受试者注视一个比中央固定点高 45° 的固定点。重复第一个条件中所述的实验流程。</li>
 <li>在第三个测试条件下，让受试者注视一个位于中央固定点右侧 45° 的固定点。重复第一个条件中所述的实验流程。</li>
</ol>
4. 数据分析
<ol class="lalpha">
 <li>研究完成后，可对从 LTaP 系统获得的数据进行分析。LTaP 系统的输出包含一个 .xml 文件，其中包含带有时间戳的彩色编码 X-Y 坐标，用于每条记录的轨迹追踪。分析这些数据以检测在视线移动时闪光感位置的变化。</li>
</ol>
5. 代表性结果
当将经颅磁刺激（TMS）线圈置于右侧半球上方时，所有光幻视均应出现在左侧视野。当受试者被指示直视前方时，光幻视通常位于左下视野。当视线偏离中央注视点（垂直或水平方向偏移45°）时，光幻视应随之移动（图4）。
<img src="/files/ftp_upload/1762/1762fig1.jpg" alt="静态平衡示意图，ΣF=0，箭头向量，人体解剖结构，教学图示。" data-altupdatedat="1788235205000" data-alt="figure 1"> 图1. 定位并标记初始刺激位点。 对于枕叶视觉区域，初始刺激位点 (a) 通常位于枕外隆突 (b) 背侧约 2 cm 和外侧约 2 cm 处。
<img src="/files/ftp_upload/1762/1762fig2.jpg" alt="经颅磁刺激示意图，线圈位于头部后方。" data-altupdatedat="1788235205000" data-alt="图 2"> 图 2. 确定刺激线圈的位置。 线圈中心应与刺激部位的头皮表面相切。为尽量减少刺激的非预期扩散，应将线圈手柄朝向远离中线的方向。
<img src="/files/ftp_upload/1762/1762fig3.jpg" alt="激光笔光学感知实验；人类视觉反应研究装置；示意图。" data-altupdatedat="1788235205000" data-alt="figure 3"> 图3. LTaP（激光追踪与绘制）系统。 受试者（a）坐在背投屏幕（b）前方。经TMS线圈（c）刺激后，受试者使用激光笔（d）在屏幕上绘制所感知到的光幻视图像（d）。一个背向网络摄像头（e）记录激光轨迹，并将信号传输至运行LTaP软件的计算机（f）。随后，数据通过背向投影仪（g）重新投射到屏幕上。
<img src="/files/ftp_upload/1762/1762fig4.jpg" alt="眼动固定图，显示中心、向上、向右的注视方向；视觉处理分析设置。" data-altupdatedat="1788235205000" data-alt="图 4"> 图 4. LTaP 数据的后处理。图中显示了感知到的光幻视（白色形状）相对于注视点位置的分布和大小，注视点由十字线标示。

<ol><li>How transcranial magnetic stimulation works. Lindsay M. Oberman, Beth israel Deaconess Medical Center [Internet]. , The Boston Globe. Boston, MA. Available from:
 
 <a target="_blank" href="http://www.boston.com/interactive/graphics/200906_tms/">http://www.boston.com/interactive/graphics/200906_tms/</a> (2009).</li>
<li>Kammer, T., Puls, K., Strasburger, H., Hill, N. J., Wichmann, F. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transcranial+Magnetic+Stimulation+in+the+Visual+System.+I.+the+Psychophysics+of+Visual+Suppression%5BTitle%5D)+AND+%22Experimental+Brain+Research%22%5BJournal%5D)">Transcranial Magnetic Stimulation in the Visual System. I. the Psychophysics of Visual Suppression.</a> Experimental Brain Research. 160, 118-128 (2005).</li>
<li>Afra, J., Mascia, A., Gérard, P., Maertens de Noordhout, A., Schoenen, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Interictal+cortical+excitability+in+migraine%3A+a+study+using+transcranial+magnetic+stimulation+of+motor+and+visual+cortices%5BTitle%5D)+AND+%22Ann.+Neurol%22%5BJournal%5D)">Interictal cortical excitability in migraine: a study using transcranial magnetic stimulation of motor and visual cortices.</a> Ann. Neurol. 44, 209-215 (1998).</li>
<li>Aurora, S. K., Ahmad, B. K., Welch, K. M., Bhardhwaj, P., Ramadan, N. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transcranial+magnetic+stimulation+confirms+hyperexcitability+of+occipital+cortex+in+migraine%5BTitle%5D)+AND+%22Neurology%22%5BJournal%5D)">Transcranial magnetic stimulation confirms hyperexcitability of occipital cortex in migraine.</a> Neurology. 50, 1111-1114 (1998).</li>
<li>Silvanto, J., Pascual-Leone, A. State-Dependency of Transcranial Magnetic Stimulation. Brain Topography. 21, 1-10 (2008).</li>
<li>Silvanto, J., Muggleton, N., Cowey, A., Walsh, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neural+adaptation+reveals+state-dependent+effects+of+transcranial+magnetic+stimulation%5BTitle%5D)+AND+%22European+Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Neural adaptation reveals state-dependent effects of transcranial magnetic stimulation.</a> European Journal of Neuroscience. 25, (2007).</li>
<li>Kammer, T., Beck, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Phosphene+thresholds+evoked+by+transcranial+magnetic+stimulation+are+insensitive+to+short-lasting+variations+in+ambient+light%5BTitle%5D)+AND+%22Exp+Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Phosphene thresholds evoked by transcranial magnetic stimulation are insensitive to short-lasting variations in ambient light.</a> Exp Brain Res. 145, 407-4010 (2002).</li>
<li>Bjoertomt, O., Cowey, A., Walsh, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spatial+neglect+in+near+and+far+space+investigated+by+repetitive+transcranial+magnetic+stimulation%5BTitle%5D)+AND+%22Brain%22%5BJournal%5D)">Spatial neglect in near and far space investigated by repetitive transcranial magnetic stimulation.</a> Brain. 125, 2012-2022 (2002).</li>
<li>Gothe, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Changes+in+visual+cortex+excitability+in+blind+subjects+as+demonstrated+by+transcranial+magnetic+stimulation%5BTitle%5D)+AND+%22Brain%22%5BJournal%5D)">Changes in visual cortex excitability in blind subjects as demonstrated by transcranial magnetic stimulation.</a> Brain. 125, 479-490 (2002).</li>
<li>Hotson, J. R., Anand, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+selectivity+and+timing+of+motion+processing+in+human+temporo-parieto-occipital+and+occipital+cortex%3A+a+transcranial+magnetic+stimulation+study%5BTitle%5D)+AND+%22Neuropsychologia%22%5BJournal%5D)">The selectivity and timing of motion processing in human temporo-parieto-occipital and occipital cortex: a transcranial magnetic stimulation study.</a> Neuropsychologia. 37, 169-179 (1999).</li>
<li>Kammer, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Phosphenes+and+transient+scotomas+induced+by+magnetic+stimulation+of+the+occipital+lobe%3A+their+topographic+relationship%5BTitle%5D)+AND+%22Neuropsychologia%22%5BJournal%5D)">Phosphenes and transient scotomas induced by magnetic stimulation of the occipital lobe: their topographic relationship.</a> Neuropsychologia. 37, 191-198 (1998).</li>
<li>Stewart, L., Ellison, A., Walsh, V., Cowey, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+role+of+transcranial+magnetic+stimulation+%28TMS%29+in+studies+of+vision%2C+attention+and+cognition%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Psychol+%28Amst%29%22%5BJournal%5D)">The role of transcranial magnetic stimulation (TMS) in studies of vision, attention and cognition.</a> Acta Psychol (Amst). , 107-275 (2001).</li>
</ol>

在本视频中，我们演示了获取闪光幻觉阈值的标准方案，并介绍了一种记录闪光幻觉大小和视野位置的新方法。通过向枕极附近右侧枕叶皮层施加单个经颅磁刺激（TMS）脉冲来诱发闪光幻觉。闪光幻觉阈值能够有效反映皮层兴奋性的相对水平，已被广泛用作人类视觉感知研究中的结果评估指标，以及确定TMS刺激强度的依据8-12。
经颅磁刺激（TMS）诱发的光幻视为研究视觉系统提供了一种内在且无创的测量方法。然而，其固有的问题在于难以持续地记录和量化数据。LTaP 系统正是为应对这一挑战而开发，可将光幻视记录为客观且可量化的数据。LTaP 通过网络摄像头记录激光投射在屏幕上的光点位置，这些光点被转换为一系列实时记录的 X-Y 坐标，并同时重新投影回屏幕上，为受试者提供即时反馈。
在光线较暗的房间内，参与者被要求直接坐在投影屏幕正前方，使用激光笔将所感知到的光幻视投射到屏幕上进行描记。在参与者被要求分别注视三个不同位置——屏幕中心、中心点上方45°以及中心注视点右侧45°——的同时，诱发了多个光幻视。在每种情况下，结果均与预期的光幻...

<table><tbody><tr><td>经颅磁刺激仪</td><td>Magstim</td><td>Magstim 200</td><td></td></tr><tr><td>网络摄像头</td><td>Logitech</td><td>QuickCam Orbit MP</td><td></td></tr><tr><td>投影仪</td><td>Epson</td><td>Epson PowerLite 7900p</td><td></td></tr><tr><td>投影屏幕</td><td>DA LITE</td><td>Da-View fast-fold deluxe screen</td><td></td></tr><tr><td>激光笔</td><td>通用</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

一种记录经颅磁刺激诱发磷光现象的新方法

A Novel Approach for Documenting Phosphenes Induced by Transcranial Magnetic Stimulation

刺激人类视觉皮层会产生一种短暂的光感，称为光幻视。光幻视可由枕叶皮层的有创性电刺激诱发，也可通过无创的经颅磁刺激（TMS）产生。1相同皮层区域的强度。诱导闪光幻觉（phosphene）的强度（即闪光幻觉阈值）是视觉皮层兴奋性的一个成熟指标，可用于研究皮层-皮层相互作用和功能组织2，对病理的易感性3,4以及视觉处理5-7. 通常根据三个特征来定义光幻视：它们出现在刺激对侧的视觉半视野中；无论受试者的眼睛是睁开还是闭合，均可诱发；且其空间位置会随着注视方向的改变而变化2. 记录光幻视的方法多种多样，但目前尚缺乏标准化的方法。我们展示了一种可靠的获取光幻视阈值的操作流程，并介绍了一种用于记录和分析光幻视的新型系统。我们开发了激光追踪与绘制系统（LTaP），这是一种低成本、易于构建和操作的系统，可实时记录受试者感知到的光幻视的位置和大小。LTaP系统为光幻视的量化与分析提供了稳定且可定制的环境。

光幻视是通过在皮层的视觉敏感区域施加经颅磁刺激（TMS）而诱发的短暂光感知现象。我们展示了一种确定光幻视阈值的标准方案，并介绍了一种量化和分析感知到的光幻视的新方法。

刺激人类视觉皮层会产生一种短暂的光感，称为光幻视。光幻视可由侵入性电刺激……

本视频将演示使用经颅磁刺激获取磷光感知阈值的标准操作流程，以及绘制和记录感知到的磷光大小与位置的方法。经颅磁刺激（TMS）是一种非侵入性神经刺激技术，通过施加短暂的磁脉冲来改变神经元活动。TMS 的应用为干扰神经元活动提供了一种安全、非侵入性的方法，具有高度的空间和时间特异性。刺激大脑皮层的视觉敏感区域时，会产生一种短暂的视觉异常感觉，称为光幻视。首先确定初始刺激点的位置。将经颅磁刺激（TMS）线圈的中心置于刺激点上方，使线圈手柄与头皮表面相切。调整刺激强度，直至确定阈值。为记录观察到的经颅磁刺激（TMS）诱发的光幻视，受试者需坐在激光追踪与成像系统（lt）前方。当向右侧枕叶皮层施加A-P-A-T-M-S脉冲时，会在对侧视野中产生光幻视。要求受试者使用激光笔勾勒出所感知到的磷光。使用标准网络摄像头追踪激光笔的轨迹，并通过ltap软件进行记录。激光轨迹可投射到投影屏幕上，以便受试者评估ltap系统的准确性结果。确认感知到的磷光位置依赖性，反映了枕叶皮层较小的感受野尺寸及其组织结构。大家好，我是来自波士顿大学医学院解剖学与神经生物学系大脑动力学实验室的Seth Kin Frankston。大家好，我也是来自大脑动力学实验室的Peter Free。今天我们将演示如何使用TMS获取磷化氢阈值，以及记录感知到的磷化氢的方法。我们在实验室中采用该程序来研究人类受试者的视觉处理和皮层兴奋性。现在让我们开始吧。首先，让受试者舒适地坐在光线较暗的房间内。在其头部戴上泳帽，并调整至舒适位置，同时为受试者提供耳塞，以定位并标记初始刺激点。首先确定枕外隆凸，然后向头侧移动约两厘米，再向外侧移动约两厘米。使用标准的8字形经颅磁刺激（TMS）线圈，将线圈中心直接置于初始刺激点上方。线圈应与头皮表面相切，方向为内侧至外侧，手柄朝向背离中线的方向。以60%的输出强度施加单个脉冲。脚踏开关用于远程触发经颅磁刺激（TMS）脉冲。询问受试者是否感知到任何视觉感觉。你看到什么了吗？否。若受试者未报告感知到磷光，重新调整线圈位置并再次给予一次脉冲。如果受试者仍然未报告感知到磷光，则每7至10秒给予一次脉冲，每尝试五次后将刺激强度增加5%，直至受试者报告感知到磷光或刺激强度达到100%。您感知到任何感觉了吗？是的。当受试者报告出现光幻视时，请让其详细描述所感知到的颜色、形状和位置。您能描述一下您看到的内容吗？可以，它只出现在我的左侧视野，呈三角形，其中一个顶点正好位于我视野的中心。请注意，磷光现象应出现在被刺激半球对侧的视野中。一旦找到能够稳定报告磷光现象的位置，应在泳帽上标记该位置。现在我们已成功诱导出磷光现象，接下来将介绍如何获取阈值，以开始在相同线圈、位置和方向上施加一系列脉冲刺激。与上一节相同，要求受试者确认是否感知到诱导产生的磷光。确认后，每隔7至10秒给予一次脉冲刺激。每次脉冲后，指导受试者根据以下标准报告是否感知到磷光：如果明确感知到磷光，则回答“是”；若完全没有视觉感知，则回答“否”；若不确定，则回答“可能”。需要注意的是，“可能”的回答不应计为阳性反应。在确定阈值时，需持续调整刺激强度，直至确定磷光感知阈值。该阈值定义为：在特定刺激强度下，受试者对至少50%所给予的脉冲产生明确磷光感知的最低刺激强度，通常采用一组10次脉冲进行测试。接下来，让我们了解如何使用ltap系统确定磷光的大小和位置。激光追踪与成像系统（ltap）是一种能够实时记录感知到的磷化物位置和大小的系统。ltap系统为磷化物的定量与分析提供了稳定且可定制的环境。运行ltap软件的计算机通过网络摄像头记录激光信号。记录位置后，数据通过背投投影仪重新投射到屏幕上。开始时，让受试者就座，使其鼻根部或两眼之间的点距离投影屏幕中心约30厘米，以使受试者适应ltap系统。给予其激光指示器，并指导其练习描记类似感知到的磷光图形的轮廓。当受试者熟悉ltap系统后，在与先前步骤相同的位置给予一系列经颅磁刺激（TMS）脉冲。让受试者依次描记每个膦配体。他们将结果报告到投影屏幕上。使用激光笔进一步表征膦配体，并以先前确定阈值的120%给予TMS脉冲。当受试者将视线指向不同的注视点时，要求他们描记所报告的光幻视，以便进行量化和分析。接下来，我们将展示一些已被勾画并记录下来的典型光幻视。利用激光追踪与绘制系统，当指示受试者将视线朝向中央偏上及偏右的注视点时，显示出其所感知到的光幻视的位置和大小；在每种条件下，施加了一系列足够诱发10个光幻视的脉冲刺激。如您所见，所感知到的磷光位置取决于视线方向。这与枕叶皮层较小的感受野尺寸及其组织方式相一致。我们刚刚向您展示了如何获得磷光阈值以及如何记录所感知到的磷光。进行此操作时，重要的是要记住两点：一是保持线圈位置的一致性，二是参与者的安全与舒适至关重要。以上就是全部内容。感谢观看，祝您自己的实验顺利成功。

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科研

JoVE Journal

Neuroscience

神经科学

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经颅交流电刺激（tACS）是一种用于无创研究脑振荡的有前景的工具，但其效应尚未完全明确。本文介绍了一种安全且可靠的实验装置，可实现经颅交流电刺激与功能性磁共振成像的同步应用，有助于加深对脑部振荡功能及tACS效应的理解。...

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背外侧前额叶皮层的经颅磁刺激联合脑电图记录

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利用经颅磁刺激测量和调控人类运动系统中功能特异性神经通路

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单手操作的传统与阈值追踪经颅磁刺激测试

本文介绍了一种实验方案，旨在阐述如何利用经颅磁刺激（transcranial magnetic stimulation, TMS）联合肌电图（electromyography,...

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使用经颅磁刺激标准化诱导与评估长时程增强样皮质可塑性

了解经颅磁刺激诱发幻视的阈值测定与记录方法。本视频演示使用TMS技术定位刺激点、调整刺激强度并绘制幻视大小位置的标准流程，为视觉处理和神经刺激研究提供可靠方案。

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