初级运动皮层内的皮层内抑制可通过改变注意力焦点进行调节

这两种经颅磁刺激方案的总体目标是研究在不同注意焦点下执行运动任务时，初级运动皮层（M1）内皮质抑制性回路的活动情况。尽管许多研究已证实外部注意焦点相比内部注意焦点具有优势，但其潜在的神经机制尚不清楚。尽管外部注意焦点能够提升运动表现，但通常伴随肌肉活动的降低，因此我们推测抑制性机制可能参与其中。

所采用的经颅磁刺激（TMS）方法，即亚阈值TMS（subTMS）和短间隔内抑制（SICI），有助于更深入地理解注意焦点对初级运动皮层内抑制性神经回路活动的影响。亚阈值经颅磁刺激技术的主要优势在于，由于刺激强度较低，不会引起运动伪迹。相比之下，传统的双脉冲刺激方案需要更高的刺激强度，因此会导致肌肉收缩。

然而，该方法已得到充分确立，并且其对GABA能突触的影响已得到深入研究。首先，让受试者坐在测试椅上，并在他们前方一米处放置一台显示器。接着，将左臂置于舒适且放松的位置，放在桌子下方并 resting 在左腿上。

将受试者的右臂置于定制的带状夹板中，保持旋前位置。使手指关节与定制装置的旋转轴对齐。找到最佳位置后，拍摄夹板的前后位和内外侧位图像，以便在实验的每次测试中采用可比的位置。

首先，将测角计的旋转轴与掌指关节对齐。放置力传感器，使其能够记录最大自主收缩力。然后，要求受试者进行三次最大等长外展食指动作，每次收缩之间休息30秒，并测定Fmax。

注意，受试者必须在无任何注意力分配指导的情况下，推动杠杆抵住力传感器。完成最大收缩后，移除力传感器，使示指可在横断面自由移动。随后，将一瓶水装至相当于最大力量（Fmax）30% 的重量，并将相当于 Fmax 的重物连接至装置的绳索上。

让受试者通过对抗重量，使手指保持在目标位置，执行示指的外展动作。让其持续完成该任务直至任务失败。按下记录软件上的记录按钮，开始记录测角仪信号，并等待直至任务失败。

当达到任务失败时，按下记录软件上的停止记录按钮，以停止记录并将角度计信号保存到计算机中。最后，将受试者的手从矫形夹板中取出。首先，将银-氯化银双极表面电极以肌腹-肌腱排列方式放置在FDI肌肉上，电极间距为1厘米。

将肌电（EMG）电缆连接至第一背侧骨间肌（FDI肌）和测角仪电缆，并将其接入肌电放大器和AD转换器。最后，使用表面电极记录并测量由脑刺激诱发的FDI肌电生理反应中的肌肉活动。首先使用双面胶带将反光标记贴附于受试者的前额。

使用连接至经颅磁刺激（TMS）刺激器的8字形线圈，向对侧运动区传递刺激。然后，通过经典的定位方法，寻找线圈相对于颅骨的最优位置（即热点），以在第一背侧骨间肌（FDI）中引出运动诱发电位（MEPs）。具体操作如下：将线圈置于颅顶中线前方约0.5厘米处，线圈手柄朝向对侧前额，与中线呈45度角。

通过将刺激强度从低于最大刺激输出（MSO）的25%开始，使受试者逐步适应经颅磁刺激（TMS）刺激。随后逐渐增加刺激强度，并在内外侧和前后方向上移动线圈，以确定刺激热点。一旦找到热点，使用神经导航系统记录最佳位置。

通过调节刺激器输出强度来确定主动运动阈值（AMT）。接着，将一个水瓶装入相当于最大握力（Fmax）10%重量的水。确保受试者保持放松、舒适的体位。

然后，通过以先前确定的AMT为基础，以2%MOS为步长逐步降低强度，找到能够有效诱发亚阈值经颅磁刺激（subTMS）引起EMG抑制的最佳刺激强度。接着，让受试者进行数次练习试验，以准确匹配目标力量。要求受试者完成四次独立的等长示指外展动作，力量为Fmax的10%，并记录第一骨间背侧肌（FDI）的EMG信号。

以交替平衡的顺序，对每种条件分别记录40次施加TMS和40次不施加TMS的试验，且各条件下的ISI随机化。使用先前已确定的最佳刺激强度。亚阈值TMS诱发的EMG抑制起始时间定义为：在TMS后20至50毫秒的时间窗内，施加TMS与未施加TMS试验之间的差值连续至少4毫秒为负值的时刻。

最后，进行成对脉冲经颅磁刺激（paired pulse TMS）时，将线圈移至M1区的热点位置。设置刺激器的刺激强度，成对脉冲与单脉冲TMS之间的刺激间期（ISI）为2.5毫秒，刺激频率为0.25赫兹。最后，要求受试者完成四次独立的等长食指外展收缩，收缩强度为最大自主收缩力（Fmax）的10%，同时记录第一骨间背侧肌（FDI）的肌电图（EMG）信号。在等长收缩期间，以交叉平衡的顺序，为每种条件记录20次TMS刺激信号。

短间隔皮层内抑制的程度定义为对照单脉冲运动诱发电位与条件化双脉冲运动诱发电位的比值。当受试者采用外部注意力焦点而非内部注意力焦点时，TTF 延长。由于使用的是阈下强度，刺激不会引起肌肉抽动，从而避免干扰运动表现。

结果表明，与采用内部注意焦点（IF）相比，使用外部注意焦点（EF）时，经颅磁刺激（subTMS）诱导的肌电图（EMG）抑制效应立即增强。此外，在采用外部注意焦点（EF）时，受试者表现出更强的短间隔皮质内抑制。这一发现与经颅磁刺激（subTMS）的结果高度一致，提示构成皮质内抑制性环路的GABA能神经元在初级运动皮层（M1）中的活动会因注意焦点类型的不同而受到差异性调节。一旦掌握，若操作得当，该实验方案可在约90分钟内完成。

在进行亚阈值TMS操作时，设定合适的刺激强度以在FDI肌肉中获得亚阈值TMS诱导的EMG抑制至关重要。为此，至少需要采集40次有刺激和40次无刺激的试验进行平均。除了用于测量M1内皮质内抑制的亚阈值TMS和配对脉冲TMS方案外，还可采用其他方法（如周围抑制的测量），以揭示在外部注意力聚焦相较于内部注意力聚焦时可能参与提升任务效率的其他机制。

观看本视频后，您应能充分理解如何在初级运动皮层上应用亚阈值经颅磁刺激（subTMS）和配对脉冲经颅磁刺激（paired-pulse TMS）。这些方法可用于研究不同注意焦点对初级运动皮层活动的影响。