动作观察期间皮质脊髓兴奋性的调节

以下实验的总体目标是探索在互动情境中通过动作观察所诱发的皮质脊髓兴奋性变化，以确定对他人动作进行自动模仿的倾向何时转变为准备做出非相同反应的阶段。为此，采用单脉冲经颅磁刺激作用于初级运动皮层，作为第二步，以相对较高的时间分辨率评估皮质脊髓兴奋性。

神经导航用于在整个实验过程中保持经颅磁刺激（TMS）线圈位置的恒定。随后记录手部肌肉的肌电活动，以追踪动作所诱导的兴奋性变化。观察结果表明，基于受刺激手部肌肉的差异性激活，皮质脊髓活动在早期即从模仿性反应转变为与情境相关的反应。

该方法有助于回答社会神经科学领域，特别是动作观察方面的一些关键问题。关于所观察到的动作一旦映射到我们的运动系统后，如何与准备状态的提示相协调，目前仍有许多问题尚未解决。事实上，在社会情境中，动作观察所依赖的机制可能受到特定要求的影响，从而产生非完全一致的反应。

该技术的意义可能延伸至未来在临床环境中的应用，因为它能够直接评估患有社交障碍的个体在实验前运动皮层可塑性的影响。实验前，准备一段模型在桌面上操作物体的动作序列视频。这些视频应包括非社交和社交两种条件。

受试者将在TMS实验过程中观察这些身体动作。首先准备五个居中单极银/氯化银电极，其传感器面积为9平方毫米，并将其连接至隔离的便携式EXG输入盒，再与主EMG放大器相连，开始实验程序。

向受试者介绍研究的总体情况，并获得其签署的知情同意书。要求受试者移除所有金属物品以及对磁场敏感的物品，因为线圈中电流的快速变化可能产生变化的磁场。然后让受试者坐在舒适的扶手椅上，并将右臂放置在完整的臂托上。

同时，将头部固定在头托上。指导受试者仔细观看视觉刺激，并保持注意力集中。同时说明，稍后将就视频内容对其进行提问。

首先通过触诊确定第一骨间背侧肌和小指展肌的电极放置位置。在最大自主肌肉激活期间，清洁所有电极位置的皮肤。然后使用纱布垫在整个部位轻轻涂抹一层研磨性皮肤准备凝胶。

用干净的垫片去除多余部分。然后在每块肌肉上放置两个表面电极，每个电极内含少量水溶性脑电图导电膏，并使用自粘垫片将其固定在皮肤上。

接下来，通过将作用电极放置在右侧拇对掌肌（FDI）和小指展肌（ADM）的肌腹上，参考电极放置在同侧掌指关节处，进行腹腱联合记录。同时，在受试者左腕部贴附一个含有导电膏的接地电极。将电极连接至EXG输入盒的公共输入端，并检查阻抗值是否高于五欧姆的阈值。

接下来，将一个70毫米的8字形线圈连接至Mag Stim 200刺激器，使其相对于大脑半球间裂呈45度角，并将其垂直于中央沟放置。确保线圈手柄朝向外侧且略微向后倾斜，以通过中央前回诱导产生从后向前的脑电流。随后，对覆盖左侧初级运动皮层手区区域的头皮部位施加单脉冲经颅磁刺激（TMS）。

使用国际10-20系统，将刺激部位对应于C3位置，以确定在手部肌肉中引出运动诱发电位的最佳头皮位置。以约0.5厘米的步长在目标区域周围移动线圈交叉点，并以恒定强度施加经颅磁刺激（TMS）脉冲。在准确定位目标区域后，使用机械支架固定线圈以维持其位置。

然后使用神经导航系统，在整个实验过程中保持线圈位置恒定，防止因受试者头部在数据采集期间发生微小移动而引入偏差。同时，在线圈和受试者头部均放置被动式球形标记物。使用光学数字化仪记录标记物的位置，以便在神经导航显示系统中重现这些位置。

检测空间线圈位置和方向的任何差异，并对每个笛卡尔坐标采用两到三毫米的容差。同时，利用关于初始和实际线圈放置位置的三维在线信息，以确保在实验过程中精确定位经颅磁刺激（TMS）线圈。接下来，为确定个体静息运动阈值（RMT），需在连续10次试验中的5次中，检测在放松肌肉中诱发可靠运动诱发电位（MEPs）所需的最小刺激强度。

在整个记录过程中，将刺激强度保持在固定值，例如静息运动阈值（RMT）的110%，并使用20赫兹至1千赫兹的带通滤波器记录原始肌电图信号。实验开始时，首先记录受试者在被动观看计算机屏幕上黑色背景中的白色注视十字时的10个运动诱发电位。然后让受试者观看视频，同时从右侧aDM和FDI肌肉记录肌电（EMG）数据，并在视频的五个可能时间点之一施加一次经颅磁刺激（TMS）脉冲。

前三个时间点分别为：模型的手首次接触保温杯时、模型完成向第三个杯子倒咖啡时，以及模型开始将手从第三个杯子移开时；随后分别在非社交和社交条件下进行刺激，即模型的手臂开始返回起始位置或开始向第四个杯子移动时。当模型的手臂返回起始位置或到达第四个杯子时，在视频之间插入一个10秒的休息间隔，并在前5秒内显示提示信息，提醒参与者保持双手静止且完全放松。当提示信息消失后，在剩余的5秒内显示一个注视十字。

最后，在实验结束时再记录 10 次 MEP。放大后，对肌电信号进行数字化处理，并存储于计算机中以供离线分析。分别计算每种条件下 A DM 和 FDI 肌肉的平均峰值 MEP 幅值，剔除偏离平均值超过两个标准差的反应，随后检查每位参与者与 TMS 相关的皮质脊髓兴奋性变化。

为此，比较实验开始和结束时的固定基线试次中从每块肌肉记录的两组 MEP 波幅。这两组波幅的平均值可用于为每个肌肉分别设定个体基线值，以进行数据归一化处理。最后，使用参与者的个体基线值计算比值，观察到在实施的试次中，一个隐含要求产生伴随性动作的两步动作序列，导致旁观者皮质脊髓活动从模拟状态转变为响应状态。

这精确指出了状态转换发生的时间。相反，在观察者的meps中会出现预示性及模仿性活动的变化。在非社交条件下，当模型的手腕开始回到其原始位置时，正如预期的那样，FDI积极参与了所有被观察的运动和模拟动作。

观看本视频后，您应能充分理解如何通过在初级运动皮层上应用单脉冲经颅磁刺激、神经导航以及记录效应肌肉的肌电活动，来评估动作观察过程中皮质脊髓易化作用的特异性。该技术建立后，为研究人员探索动作观察期间模型易化效应的发生机制开辟了道路。在人类研究中，本方案使我们能够探究匹配机制是如何以及在何时转变为互补机制的。

当明显需要执行非信息技术操作时。