通过经颅磁刺激激活唇部运动皮层

本实验的总体目标是通过经颅磁刺激（TMS）激活左侧初级运动皮层中嘴唇的表征区域。首先，在唇部肌肉上贴附电极以记录肌电图，随后通过记录唇部肌肉的运动诱发电位来定位唇部运动皮层。

然后确定单脉冲和重复性经颅磁刺激（TMS）实验中脉冲的最佳强度。最终，通过经颅磁刺激表明，在聆听言语过程中，单脉冲TMS诱发的运动诱发电位增强，提示口部运动皮层的兴奋性提高；而对口部运动皮层施加重复性TMS所引起的干扰会损害参与者区分语音声音的能力。该方法有助于回答认知神经科学领域的一些关键问题，以及物质相关问题。

参与言语产生的运动皮层间区域也参与言语感知。通常，刚接触该方法的个体可能会遇到困难，因为并非所有受试者都能轻易找到唇部表征区域。首先，请受试者填写一份安全筛查表单。

对于存在经颅磁刺激（TMS）禁忌证的受试者，例如睡眠不足、正在服用抗抑郁药物或有癫痫家族史者，不应进行刺激。应向受试者详细解释 TMS 操作流程及实验细节，并获取其知情同意。使用酒精清洁右手第一背侧骨间肌（FDI 肌）肌腹及其参考部位（如 FDI 肌腱）上方的皮肤。

然后将电极连接至这些位置。清洁右侧眼轮匝肌（Orbicularis Oris 或 O 肌）处的皮肤，并将一个电极贴在右上唇角，另一个电极贴在右下唇角。随后清洁接地电极部位周围的皮肤，并贴上电极。

接下来，使用 Spike two 等软件，指导受试者收缩并放松其手部和嘴唇肌肉，并检查从中记录的肌电（EMG）信号。如果信号在受试者放松嘴唇和手部肌肉时显得嘈杂，可尝试扭转电极导线，重新清洁电极放置部位的皮肤，和/或要求受试者不要交叉双腿、脱鞋并将双脚平放在地面上，以实现更好的接地。以保护受试者的听力。

让他们戴上耳塞。然后，为了标记TMS线圈的位置，使用笔或小贴纸在受试者头部的帽子上做标记。在帽子上标记出头顶点，并测量从头顶点到左耳前点的距离。

从顶点向左耳前点方向移动该距离的33%，并标记此位置。将“8”字形经颅磁刺激（TMS）线圈的中心置于该点，线圈手柄方向与中线呈45度角。若受试者的运动阈值未知，则踩下脚踏开关，以低强度发出第一个TMS脉冲。

如果手部未观察到运动诱发电位（MEP）或肌肉抽动等反应，可轻微移动线圈或增加刺激强度。当诱发出MEP后，以5毫米为步长在线圈刺激区域周围移动，并在每次经颅磁刺激（TMS）脉冲之间至少等待5秒，以确定一个合适的热点位置，即在特定刺激强度下能够诱发出最大MEP的刺激位点及线圈方向。

确定热点位置后，标记该点，并在帽上标记线圈的方向。为定位面部运动区（口周）代表区，从FDI位点沿直线向左眼外侧眼角方向测量2至3厘米，并将线圈置于该位置。向受试者说明，与之前的位置相比，此处的经颅磁刺激（TMS）脉冲可能感觉更强烈，且可能出现面部抽动或不自主的眼睑眨动。

应告知参与者，若在任何时候感到刺激不适或疼痛，或希望停止实验，需立即通知实验人员。随后，施加最初的刺激脉冲，可轻微移动线圈和/或增加刺激强度。若未诱发出运动诱发电位（MEP），请让参与者收缩唇部肌肉，因为这会降低运动阈值，从而更容易定位大脑中对唇部运动的表征区域。

在确定口轮匝肌的热点位置以及帽上线圈的方向后，如果需要从收缩的唇部肌肉记录运动诱发电位（MEPS），则通过软件向受试者提供关于肌电（EMG）信号强度的视觉反馈，以训练其维持恒定的收缩水平。持续训练，直至受试者能够稳定维持该收缩水平至少一分钟。接下来，将线圈放置于口轮匝肌的热点位置。

然后以固定强度递送10次脉冲，每次脉冲之间至少保持5秒的间隔。通过肉眼观察估算MEPS的大小。如果MEPS非常小或每次试验中不一致，则增加强度并再次递送10次脉冲。

继续增加刺激强度，直至每次试验均能稳定引出运动诱发电位（MEP）。该强度将用于单脉冲实验。要求受试者尽可能用力收缩唇部肌肉，并通过目视检查肌电（EMG）信号来确定最大收缩的幅值。

指导受试者减小嘴唇收缩程度，引导其达到约最大收缩程度的20%。然后要求受试者在此水平维持一分钟。当训练完成且受试者能够持续保持该收缩程度达一分钟时，指导受试者在对口轮匝肌热点区域给予10次脉冲刺激前，先收缩并保持嘴唇至最大收缩程度的20%。

如果诱发出的运动诱发电位（MEPs）少于五个，则增加刺激强度；如果记录到的MEPs超过五个，则降低刺激强度。重复实验，直至找到能够使至少50%的试验中诱发出MEPs的最低刺激强度，以此进行低频重复经颅磁刺激（rTMS）。

使用由两个刺激器组成的STEM系统的磁刺激装置。通过交替触发刺激器，以0.66赫兹的单相脉冲序列传递经颅磁刺激（TMS）脉冲，持续15分钟。在重复经颅磁刺激（rTMS）期间监测口唇和手部肌肉的记录，以确保诱发出运动诱发电位（M波）。

这表明邻近脑区的兴奋性增加或扩散效应。同时应监测受试者是否出现不适症状或警觉水平的变化。该图显示了从放松和收缩状态的唇部肌肉记录到的运动诱发电位（MEPs）。

在三个收缩水平下，TMS 脉冲的强度保持恒定。当肌肉收缩时，运动兴奋性增加，因此 mapps 会变大。此处显示的是在听语音和非语言噪声以及观察 I 和言语运动时记录的 lipps。

在聆听和观看言语时，meps 增强，表明唇部运动皮层的兴奋性在言语感知过程中增强。根据最近一项关于观察视觉口部运动时唇部运动皮层兴奋性变化的研究，在视觉感知已知言语、未知言语、非言语相关性口部运动以及静止面部时记录了 lipps，结果显示，在观察已知言语时 lipps 大于观察未知言语或非言语相关性口部运动时。这些发现提示，唇部运动皮层参与了言语交流过程中视觉信号的处理。

该图显示，15 分钟的重复经颅磁刺激（TMS）使口唇运动皮层的功能中断了约 15 分钟。最后，TMS 对口唇运动皮层的干扰损害了对使用嘴唇发出的语音声音的辨别能力。这表明，口唇运动皮层以发音器官特异性的方式参与了言语感知。

通过该操作流程，经颅磁刺激（TMS）可与其他方法（如 E-G-M-E-G 和 FMI）结合使用，以回答更多问题，例如唇部运动皮层在言语交流过程中是否与其他脑区存在相互作用。观看本视频后，您应能充分理解如何从唇部肌肉记录运动诱发电位，以及如何应用单脉冲和重复性经颅磁刺激（TMS）。