TMS：使用theta爆发模式探究脆性X综合征和自闭症患者突触可塑性的机制

本实验的总体目标是利用无创经颅磁刺激技术，探究皮质运动可塑性及其与典型和非典型神经发育之间的关系。首先，定位受试者第一背侧骨间肌在初级运动皮层（M1）的运动热点，并确定其静息和活动状态下的运动阈值。实验的第二步是获取基线水平的皮质脊髓兴奋性。

该操作流程的第三步是施加theta节律爆发刺激。最后一步是评估皮质脊髓兴奋性的变化结果。最终，通过比较基线水平与刺激后兴奋性的差异，可以获得显示theta节律爆发刺激对神经发育障碍受试者皮质脊髓兴奋性影响差异的结果。

今天，我们将演示一种称为theta爆发刺激的经颅磁刺激技术。该方法有助于回答临床认知神经科学领域中的一些关键问题，例如可塑性机制如何影响特定发育障碍所特有的病理、神经及行为表型。在开始本实验方案之前，请使用无框架立体定位系统获取受试者的MRI图像。

该解剖模型将用于标记特定的颅骨位置，以确保每次刺激的位置一致。在开始进行theta爆发刺激之前，首先需要确定受试者初级运动皮层的位置。开始时，让受试者坐在经颅磁刺激（TMS）设备旁的一把舒适椅子上。务必对受试者进行筛查，以确认其不存在TMS的禁忌症，并向其详细解释实验方案的具体内容。

同时，使用立体定位设备记录受试者的位置，并向其介绍经颅磁刺激（TMS）装置。发放几个刺激脉冲，使受试者熟悉发出的咔嗒声和轻敲感。接下来，开始为实验做准备：首先请受试者伸出右手，以便在背侧骨间肌上放置表面电极。

在安放电极之前，务必清洁皮肤以确保良好的信号采集。如果难以定位腕背骨间肌，可让受试者做捏合动作，或来回移动其示指，这有助于更清晰地找到该肌肉。

将肌电图表面电极放置在右手第一背侧骨间肌上，以便记录经颅磁刺激（TMS）引起的肌肉抽动。同时，将接地电极置于受试者前臂肌肉丰满处。检查记录设备，确保所有表面电极均能提供良好信号且噪声较小。

此时，受试者和技术人员均应插入耳塞以保护听力。现在我们准备确定受试者左侧运动皮层手区的位置。尽管该区域因人而异略有不同，但通常情况下大约在3.5厘米处。

在颅顶外侧区域，将刺激强度设置为50%，在此区域周围探索一个小范围网格，通过观察并小幅度移动线圈，直至找到运动热点。针对最大MEP，还需根据需要调整刺激强度和刺激角度。

一旦确定 M1，应使用可用的立体定位设备标记其位置。若无此设备，可使用无毒油性笔暂时标记受试者的头皮。本方案的下一步是确定受试者的静息运动阈值。

必要时将系统重新调整回 50% 功率，对同一位置开始单脉冲刺激，同时测量诱发的运动诱发电位。上下调整功率，直至在连续 10 次脉冲中恰好有 5 次产生大于 50 微伏的运动诱发电位。将此功率水平记录为受试者的静息运动阈值。

接下来，要求受试者用右手食指和拇指轻轻捏合，施加约20%的力度并保持该状态。在此捏合姿势下，于相同的M1区域以50%功率进行单脉冲刺激。测量并记录由此诱发的运动诱发电位（MEPs）。

现在调节刺激强度，直至在连续10次刺激中，恰好有5次诱发出大于200微伏的运动诱发电位（MEP）。该刺激强度即为受试者的活动运动阈值。

最后，通过在静息运动阈值的120%下对运动热点施加10次单脉冲刺激并测量MEP，确定受试者的基线MEP。每次脉冲后，取三组10次脉冲的MEP值的平均值。在确定受试者的阈值水平后，即可设置系统进行刺激。

我们将采用标准的θ爆发刺激参数，即以50赫兹频率发放3个脉冲，刺激强度为80%活动运动阈值，每200毫秒间隔给予一次，以实施间歇性TBS，该模式已被证明可促进皮层活动。以上述参数生成持续2秒的刺激序列，随后停止刺激8秒。重复此过程190秒，共计600个脉冲，以实施持续性θ爆发刺激，该模式已被证明可抑制皮层活动。

以先前所述参数持续产生47秒的刺激序列，共计600次脉冲。确保受试者处于舒适且准备就绪的状态，因为后续实验流程需 uninterrupted 地完成。要求受试者保持静止并放松。

将线圈置于先前确定的 M1 运动热点上方，并给予 ITBS 或 CTBS 刺激。此处我们给予 CTBS 刺激。确保在刺激过程中线圈始终保持在正确位置。

在进行theta刺激后，立即开始检测刺激后的运动诱发电位，以评估经颅磁刺激（TMS）的瞬时效应。为此目的。

首先，将经颅磁刺激（TMS）设备设置为以静息运动阈值的120%输出单脉冲。再次将线圈放置于受试者同一运动热点位置，确保线圈位于先前进行TBS刺激时的完全相同的位置。使用与前一步骤相同的电极设置给予10次单脉冲刺激，测量并记录由此产生的10个MEP幅值。

此时应将这些ME Ps取平均值，并记录为该时间点的结果。接着，使用相同参数在TBS后11个时间点进行刺激，分别为刺激后5分钟、10分钟、20分钟、30分钟、40分钟、50分钟、60分钟、75分钟、90分钟、105分钟，以及最后的120分钟，在每个时间点测量并采集新的10次脉冲序列记录及其平均值。完成后，移除表面电极，允许受试者取下耳塞并站立起身。

务必感谢他或她参与实验。同时，请受试者将来返回参加下一次经颅磁刺激（TMS）会话，以便研究其他TBS参数。TMS会话的结果将取决于所使用的TBS模式。

在此处，我们观察到使用间歇性theta爆发刺激模式时的一组代表性结果。应注意到，运动诱发电位（MEP）值在持续时间内有所增加，反映了受试者在此条件下的自然可塑性状态。同样地，当使用持续性theta爆发刺激模式时，应注意到MEP值在持续时间内下降，反映了受试者在执行该操作程序后的自然可塑性状态。

为了回答其他问题，例如异常可塑性如何表现以及如何治疗，还可以进行其他操作，如行为任务、药物干预和/或额外的刺激范式。