在线经颅磁刺激方案用于测量与反应抑制相关的皮层生理活动

本实验的总体目标是通过使用经颅磁刺激（TMS）技术，在执行运动反应抑制任务期间量化初级运动皮层的兴奋性与抑制性。该方法有助于回答运动控制研究领域中的关键问题，以理解在完成运动任务及反应抑制过程中皮层生理状态的变化。该技术的主要优势在于采用无创性经颅磁刺激技术，结合适合儿童的停止信号行为任务，来探究初级运动皮层的生理特性。

该方法可为儿童运动障碍提供深入见解，也可应用于任何影响运动调节的神经精神疾病，例如注意缺陷多动障碍和自闭症谱系障碍。本实验操作将由本实验室的David Huddleston和Alyssa Roeckner进行演示。

首先使用标准化问卷筛查参与者是否存在经颅磁刺激（TMS）的禁忌证。通过在操作者自身前臂上施加一个磁脉冲，演示TMS的工作原理。随后，在参与者的前臂上施加一次TMS脉冲，使其能够感受到脉冲刺激。

然后，将耳塞放入受试者耳中以保护听力。接着，让受试者外展优势手的示指，以确定第一背侧骨间肌（FDI）。将负极电极置于FDI肌腹处，正极电极置于第二和第三掌指关节（MCP关节）之间，参考电极置于第五掌指关节处。

将受试者的手置于枕头上方，使双侧前臂和手的尺侧完全贴于枕头，无需对抗重力。最后，要求受试者伸展优势手的示指，同时中指至小指屈曲。然后将游戏控制器垫放在枕头上，使示指置于用于执行赛车Slater-Hammel任务的按钮上。

首先，使用一个90毫米的圆形经颅磁刺激（TMS）线圈，将其置于颅骨顶点处并切向放置，线圈手柄朝向枕部，以在初级运动皮层（M1）区域产生由后向前的感应电流，获取基线TMS测量值。当定位到热点区域后，使用蜡笔在头皮上标记该位置，以确保TMS脉冲始终作用于相同的皮层区域。随后，在双侧手部均处于静息状态下，采用静息运动阈值（RMT）的120%强度，进行20次基线单脉冲TMS诱发的第一背侧骨间肌（FDI）运动诱发电位（MEP）测试。最后，在静息状态下，采用3毫秒的刺激间间隔，进行20次基线配对脉冲TMS测量，以评估M1区短间隔皮层内抑制作用。

首先，在受试者正前方的显示器上呈现赛车 Slater-Hammel 反应抑制任务。通过指导受试者进行行为任务训练来启动实验，告知受试者：当其用优势手食指内收按下按钮后，显示器左侧的赛车将开始移动。然后告知受试者，在“执行”试次中的目标是尽可能接近但早于800毫秒的目标时间抬起手指，该时间点由屏幕上的垂直线标示。

让受试者练习10次“go”试验。接下来，进行“stop”任务的训练，告知受试者第二组试验中，汽车会在达到800毫秒目标前随机停止。告诉儿童每当汽车随机停止时，应保持食指按在按钮上，不要抬起手指。

告知参与者，如果出现停止信号，且在棋盘旗出现前抬起手指，则会显示“过早”的提示信息。告诉儿童，在成功完成停止试验后，将显示“很棒”的提示信息。让儿童练习10次停止试验。

在参与者练习完仅“执行”和仅“停止”试验后，告知他们接下来的练习环节将包含“执行”和“停止”试验的混合任务。让儿童完成20次混合的“执行”与“停止”试验作为最终练习。随后，在开始正式的在线Slater-Hammel实验前，提醒参与者：用优势手的食指按压以启动试验，对于“执行”试验需抬起手指，而对于“停止”试验则需保持手指停留在按钮上。

告诉儿童在进行Slater-Hammel任务期间将施加TMS脉冲，且将进行三组在线Slater-Hammel TMS试验。使用之前蜡笔标记的位置，将90毫米圆形线圈置于头顶点，以优先刺激优势半球M1区，并将条件刺激脉冲强度设为60%RMT，测试脉冲强度设为120%RMT。最后，开始在线Slater-Hammel TMS实验。

此处展示了使用基于回归模型计算的最小二乘均值估计，在不同试验条件下获得的代表性神经生理学数据。对于运动诱发电位（MEP）振幅而言，回归模型中的自变量性别、视觉状态和试验区块均无显著性差异，而经颅磁刺激（TMS）脉冲条件及其与试验条件的交互作用具有显著性。

三种任务条件下单脉冲MEP幅值的所有两两比较均无显著性差异。然而，go任务与失败stop任务之间，以及成功stop任务与失败stop任务之间的差异具有显著性。一旦掌握，该技术若正确操作，大约可在一小时内完成。

在实施该操作过程中，重要的是要记住指导儿童如何正确执行Slater-Hammel任务。肌电图（EMG）导联的设置以及数据采集过程中所使用的技术对于获得可靠的数据至关重要。在完成该操作后，可进一步采用其他方法，例如在行为任务期间同时使用两个经颅磁刺激（TMS）线圈，以探究其他皮层区域如何在运动任务中调控运动系统。

该技术问世后，为运动控制研究领域的研究人员探索患有运动控制障碍（如抽动秽语综合征、肌张力障碍、注意缺陷多动障碍以及自闭症谱系障碍）患者运动系统生理学特征开辟了道路。观看本视频后，您应能够充分掌握如何在儿童执行行为任务期间进行经颅磁刺激（TMS）操作。