经颅磁刺激在线联合方法对经颅交流电刺激对原发性运动皮层的影响

经颅交变电流刺激 (可) 允许以频率特异的方式调节皮质兴奋性。在这里, 我们展示了一个独特的方法, 结合在线可与单脉冲经颅磁刺激 (TMS), 以 "探针" 皮层兴奋性的手段, 电机诱发电位。

该程序的总体目标是通过一种新的在线组合方法通过单路径经颅磁路刺激来评估经颅交流电刺激的持续效果的调节。经颅电刺激是一种神经调节技术，通过不同的电流波形影响神经元状态。它通常用于神经科学中研究大脑运动和认知功能。

最常用的方法基于直流电刺激、随机噪声和交流电刺激，它们能够诱导神经元活动的变化。在神经元内部和外部，导致静息膜电位的改变，从而改变神经元突触效率。TACS 使我们能够在特定频率范围内提供正弦外部振荡电位。

通过诱导对内源性振荡活性的所谓夹带效应。在这里，我们介绍了一种新方法，该方法在初级运动皮层的持续刺激过程中结合了 TACS 和单路径 CMS。该方法允许我们通过单脉冲 TMS 诱导的运动诱发电位来测试在线交流电刺激对初级运动皮层的影响。

我们将展示通过刺激初级运动皮层来运行在线组合 TACS-TMS 协议所需的一整套设备。设备清单包括一个可以产生交流电的电刺激装置，例如 BrainStim。由两个表面盐水浸泡的海绵电极连接，尺寸为 5 到 7 厘米。

为了最大限度地减少皮肤感觉，电极被盐水溶液完全浸透，以在整个刺激过程中将阻抗保持在 10 kOhm 以下。通过使用特定的弹性带将目标电极放置在与初级运动皮层热点相对应的头皮上，而参考电极则通过使用所谓的单极蒙太奇中的胶带放置在同侧肩部。在人类中，不同频率的振荡反映了不同的行为和认知过程，这些行为和认知过程是神经网络活动不同状态的基础。

通常通过脑造影或脑磁图测量。人脑中的振荡范围从超慢到超快。通常同时存在并且可以相互调节和相互作用。

然而，振荡活动和大脑过程之间的联系一直是通过相关方法建立的。因此，大脑振荡是直接反映了皮层信息处理的基本机制，还是只是一种附带现象，这个问题仍未解决。通过使用 TACS，我们可以以特定于频率的方式因果地调节大脑振荡，进而影响与静息状态、知觉和认知过程相关的生理神经元活动。

要使用 BrainStim 设备设置 TCS 协议，请首先检查电池状态。然后，通过我们的特殊软件纵刺激参数。电流的频率、持续时间、形状。

并通过蓝牙连接传输到设备。通过使用该软件，打开一个新会话并管理新的协议或刺激。例如，协议将被命名为 Beta。

在我们的例子中，将刺激频率设置为 20Hz，将波形调整为正弦波，并设置刺激协议的总持续时间，例如 600 秒。最后，将刺激强度设置为 1 毫安，同时偏移、淡入、淡出和淡入淡出设置为零。然后，当设备上激活蓝牙功能时，将协议从软件上传到刺激器。

然后继续检查协议是否已成功传输到设备。现在转到 TMS 部分。表面肌电图的第一位电极，用于通过单脉冲 TMS 测量电机锁定电位。

在所有电极下使用清洁磨砂膏清洁皮肤，以实现低于 10 kΩ 的低皮肤阻抗。在这里，我们取了第一背侧肌间隙肌，并使用了双极腹部肌腱蒙太奇。将活性电极放在肌肉上，将参比电极放在骨骼上，远端 2 厘米，将接地电极放在手臂更近端。

电机锁定电位由 argentum 测量，Argentum 氯化物电极通过连接器盒连接到 BrainAmp 直流放大器。我们正在使用无框 TMS 导航系统 LocalEye TMS 导航器来实现 TMS 线圈的正确定位。首先，我们将跟踪传感器放在参与者的前面。

对于 TMS 刺激，我们使用双相磁刺激器和 H 形 75 毫米摆动红色刺激线圈。然后使用参与者的结构 T-one MRI 视频，并通过导航系统在 3-D MRI 头部模型中执行参与者头部的当前插图。之后，将线圈准确定位在头部的初级电机区域，即所谓的电机旋钮区域。

然后开始测试单通道 TMS 电机锁定电位。一旦找到所研究的手部模型皮层表示的最佳热点，该位置就会被标记出来，用于随后的 TCS 目标电极放置。根据头部中心的位置仔细调整头部上的第一条松紧带。

然后用第二个条带取目标电极位置。将 TCS 电极放置在颅骨和同侧肩部后，继续将它们连接到刺激器。在开始刺激之前，通过目视检查确保目标电极的位置位于标记热点的中心。

然后通过使用神经导航重新调整强度和方向，将 TMS 线圈放在 TCS 电极上，以便再次找到热点。在这个阶段，通过考虑目标电极的厚度，这种新的组合 TCS-TMS 蒙太奇的静息模型阈值方法。将沿实验的刺激强度设置为其静息运动阈值的 110%。

大多数 TCS 研究显示出显着的在线效果，同时，仍然没有明确的证据表明 TCS 在刺激停止后具有长期影响。文献中只有少数研究表明，与使用在线 TCS 的人相比，后遗症较弱且不明确。EG 证据也不清楚 TCS 后遗症。

体内研究表明，活动的峰值与不同的驱动频率同步，这表明神经元放电可以被电场夹带。因此，在动物模型中，弱正弦 TCS 夹带了广泛的皮质神经元脉冲的放电频率。在人类中，最近的证据表明，在线 TCS 可以诱导对 EG 特征的夹带效应。

然而，TCS EG 方法仍然存在问题，首先是因为 AC 诱导的伪影，其次是因为实际上不可能直接捕获受激区域的 EG 信号。这种组合的 TCS-TMS 蒙太奇允许特别针对感觉运动系统，通过使用初级运动皮层的探针单通道 TMS 来观察在线频率特异性 TCS 对皮质脊髓输出的影响。因此，启动 20Hz 电刺激协议，同时提供在线 TMS 单脉冲，穿插随机间隔，从 3 到 5 秒不等。

例如，我们可以显示在线 20Hz TCS 期间相对于 10Hz 或假刺激的运动锁定电位幅度的增加。在这张图片上，您可以看到一个实验设计示例，其中 TMS 线圈放置在目标 TCS 电极上。本实验目标红色电极放置在左运动皮层和右顶叶皮层上。

蓝色参比电极放置在对应于 1020 国际 EG 系统的 PZ 位置的中线上。线圈固定在放置在左侧运动皮层上方的海绵电极上。所解决的人类运动皮层的活动频率约为 20Hz。

频繁的合作者通过显示以 20Hz 施加刺激时皮质脊髓兴奋性的在线增加，提供了人类静息时 20Hz 活动的关键证据。在图上，Y 轴表示在 TCS 刺激进行时通过 TMS 单脉冲测量的平均 MEP 振幅。X 轴代表不同的刺激频率。

只有以 20Hz 的频率在运动皮层上输送的 TCS 增加了皮质脊髓输出量。而刺激对其他频率或顶叶皮层的其他刺激没有影响。这是通过 TACS、TMS 联合方法测量的 TCS 对运动皮层的在线频率特异性影响的第一个证据。

结合使用 TMS 和 TACS 的基本原理在于它们传达的不同信息。通过记录对侧手对侧到初级运动皮层的运动诱发电位，我们可以检查正在进行的 TCS 的无伪影效应。这使我们能够以无伪影的方式准确监测在不同频率传递的电刺激期间运动诱发电位对皮层兴奋性的变化。

这种新方法可用于测试任何其他形式的经颅电刺激的在线效果。