Name: 在线经颅磁刺激测量与反应抑制相关的皮质生理 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-02-08T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 55 s
Description: 了解经颅磁刺激技术如何量化初级运动皮层兴奋性与抑制功能，结合停止信号任务研究运动反应抑制机制。该方法为儿童运动障碍及神经精神疾病研究提供非侵入性生理评估手段。

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本研究由美国国家心理健康研究所（R01MH095014）资助。

该方案已获得辛辛那提儿童医院医疗中心和约翰斯·霍普金斯机构审查委员会的批准，被认定为对儿童和成人具有最小风险的研究。根据国际专家共识，单脉冲和双脉冲经颅磁刺激（TMS）在2岁及以上儿童中被认为是安全的。24 在向受试者家长/监护人及受试者本人解释TMS可能存在的风险后，若其同意参与研究，则签署知情同意书和知情同意声明。
1. 筛选与引言
<ol>
	<li>使用标准化问卷筛查受试者是否存在经颅磁刺激（TMS）的禁忌证。25</li>
	<li>通过在操作者自身前臂上方施加磁脉冲，演示经颅磁刺激（TMS）的工作原理。</li>
	<li>在受试者前臂上方施加一次经颅磁刺激（TMS）脉冲，使其能够感受到脉冲刺激。</li>
	<li>为受试者佩戴耳塞，以保护听力。</li>
</ol>
2. 表面肌电图电极设置与手部定位
<ol>
	<li>让受试者外展优势手的示指，以定位第一背侧骨间肌（FDI）。将负极电极置于FDI肌腹处，然后将正极电极置于2nd 和 3rd 掌指（MCP）关节，参考电极置于第5th 掌指关节</li>
	<li>将受试者双手置于枕头上，双侧前臂及手部的尺侧完全贴合枕头，无需对抗重力图1).</li>
	<li>让受试者伸展优势手的示指，同时屈曲第3至第5指。随后将游戏控制器手柄置于枕头上，使示指置于用于赛车S-H任务的按钮上。采用此手部位置的原因在于，执行“GO”动作需要激活第一骨间背侧肌（FDI）以使示指抬起脱离按钮。因此，记录优势手FDI的肌电图（EMG）信号可分别反映在“GO”与“STOP”试验中初级运动皮层（M1）的兴奋性与抑制性活动。</li>
</ol>
3. 基线TMS数据采集
<ol>
	<li>设置MEP记录的参数——低通和高通滤波器分别为100 Hz和1000 Hz，采样率为2 kHz。</li>
	<li>使用直径为90 mm的圆形TMS线圈，按照标准方案26，将线圈切向放置于颅骨顶点处，手柄朝向枕部，并调整至最佳位置和方向，以在右侧第一背侧骨间肌（FDI）中诱发MEP。该线圈位置和方向应在M1区产生从后向前的感应电流。
	<ol>
		<li>一旦确定热点位置，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。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>在双侧手部静息状态下，以120%静息运动阈值（RMT）的刺激强度，进行20次基线单脉冲（sp）TMS诱发的FDI-MEP试验27。</li>
	<li>在静息状态下，使用3 ms的刺激间间隔、60%×RMT作为条件刺激强度、120% RMT作为测试刺激强度，进行20次基线配对脉冲TMS测量M1区短间隔皮层内抑制（SICI），以量化M1区GABAA能中间神经元的抑制性活动28,29,30。基线测量的试次间间隔设为6 ± 0.3秒。</li>
</ol>
4. S-H 行为任务
<ol>
	<li>在受试者正前方的显示器上呈现 Racecar S-H 反应抑制任务。首先通过行为任务训练受试者以启动实验。告知受试者，当其使用优势手食指内收按下按钮后，显示器左侧的汽车将开始移动（图 2A）。</li>
	<li>告知参与者，在 GO 试验中，目标是在尽可能接近但早于屏幕上以垂直线标示的 800 ms 时间点时抬起手指。如果手指抬起时间在 700 至 800 ms 之间，屏幕将显示 &#34;Good Job&#34;；否则将显示 &#34;Too Early&#34; 或 &#34;Too Late&#34;。让参与者练习 10 次 GO 试验。</li>
	<li>通过以下说明对参与者进行 STOP 任务的训练：第二组试验中，汽车将在达到 800 ms 目标前随机停止。
	<ol>
		<li>告诉儿童，每当汽车随机停止时，应保持食指按在按钮上而不抬起。为了在这些 STOP 试验中成功，手指必须一直保持在按钮上，直到看到方格旗信号，该信号被设定为在每次试验开始后 1000 ms 出现。告知参与者，若出现停止信号且在方格旗出现前抬起了手指，则屏幕将显示 &#34;Too Early&#34;。告诉儿童，在成功完成 STOP 试验后，屏幕上将显示 &#34;Great&#34;。</li>
		<li>让儿童练习 10 次 STOP 试验。 
		注：该程序包含动态追踪算法。在训练后的实际实验中，首次 STOP 信号出现在 500 ms。如果参与者未能成功完成一次 STOP 试验，则下一次 STOP 试验将变得更简单（即 STOP 信号向远离 800 ms 目标的方向移动 50 ms）；但如果 STOP 试验成功，则下一次将变得更困难（即 STOP 信号向目标方向移动 50 ms）。这种动态追踪过程确保在整个实验结束时，大约 50% 的 STOP 试验成功，其余约 50% 失败。STOP 信号被设定为在试验开始后 300 至 700 ms 范围内调整。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>在参与者完成仅 GO 和仅 STOP 试验的练习后，告知他们接下来的练习阶段将包含 GO 和 STOP 试验的混合试次。让儿童完成 20 次混合的 GO 和 STOP 试验作为最终练习。</li>
</ol>
5. 在线 S-H/TMS 实验
<ol>
	<li>开始在线 S-H/TMS 实验前，提醒受试者使用优势手食指内收（向下按压）以启动试验，在“执行”（GO）试验中食指外展（抬起），在“停止”（STOP）试验中则保持食指按压按钮。选择食指内收动作来启动并维持每次试验中的车辆移动，是因为在经颅磁刺激（TMS）脉冲施加时刻（图 2A 和 2B），作为拮抗肌的第一背侧骨间肌（FDI）——即放置肌电图（EMG）电极的位置——处于静息状态，从而降低FDI肌电记录中运动伪迹的可能性。</li>
	<li>告知受试者在S-H任务过程中将施加TMS脉冲。指导受试者，实验共包含3个在线S-H/TMS试验区块（执行：停止 = 3:1）。 
	注意：在“执行”试验中，TMS脉冲设定为每次试验开始后650 ms时施加。该时间点最初基于先前TMS研究确定，该研究显示与运动准备相关的初级运动皮层（M1）兴奋性增强可在该时间范围内被检测到。10 在“停止”试验中，TMS脉冲在停止信号出现后150 ms施加。在成功的“停止”试验中，食指未抬起按钮，因此所记录的M1兴奋性反映的是与反应抑制相关的皮层活动，而非运动准备或执行。</li>
	<li>使用先前标记的蜡笔记号，将90 mm圆形线圈置于头顶点（vertex），以优先刺激优势半球M1区，并将调节脉冲强度设为60%*RMT，测试脉冲强度设为120%*RMT。开始在线S-H/TMS实验。儿童完成120次试验通常需要30至40分钟。</li>
</ol>
6. Racecar Slater-Hammel 行为学数据
<ol>
	<li>对于 GO 试验，将反应时间确定为每次试验开始后手指抬起的时间。对每个区块取平均值。对于 STOP 试验，手指抬起的时间决定试验是否成功，而车辆停止信号时间（即停止信号延迟；SSD）是指从试验开始到车辆随机停止的时间间隔。由于动态追踪过程，停止信号时间会趋近于约 50% 成功/失败的平均值。</li>
	<li>通过从 GO 试验的平均手指抬起时间中减去平均车辆停止时间来计算停止信号反应时间（SSRT）（SSRT = 平均 GO 反应时间 – 平均停止信号时间 [即 SSD]）。按区块对所有 SSD 取平均&#160;，并为每个区块计算一个 SSRT。</li>
</ol>
7. TMS 数据处理
<ol>
	<li>使用以毫伏（mV）为单位测量的峰峰值幅度量化每次试验中由经颅磁刺激（TMS）诱发的运动诱发电位（MEP）。在TMS脉冲前，若出现运动伪迹（100毫秒内曲线下EMG面积超过70微伏），则排除该次试验。</li>
</ol>

<ol><li>Mostofsky, S. H., Simmonds, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Response+inhibition+and+response+selection%3A+two+sides+of+the+same+coin%5BTitle%5D)+AND+%22J+Cogn+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Response inhibition and response selection: two sides of the same coin.</a> J Cogn Neurosci. 20 (5), 751-761 (2008).</li>
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<li>Verbruggen, F., Logan, G. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Automatic+and+controlled+response+inhibition%3A+associative+learning+in+the+go%2Fno-go+and+stop-signal+paradigms%5BTitle%5D)+AND+%22J+Exp+Psychol+Gen%22%5BJournal%5D)">Automatic and controlled response inhibition: associative learning in the go/no-go and stop-signal paradigms.</a> J Exp Psychol Gen. 137 (4), 649-672 (2008).</li>
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<li>Williams, J., Pearce, A. J., Loporto, M., Morris, T., Holmes, P. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+relationship+between+corticospinal+excitability+during+motor+imagery+and+motor+imagery+ability%5BTitle%5D)+AND+%22Behav+Brain+Res%22%5BJournal%5D)">The relationship between corticospinal excitability during motor imagery and motor imagery ability.</a> Behav Brain Res. 226 (2), 369-375 (2012).</li>
<li>Roshan, L., Paradiso, G. O., Chen, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Two+phases+of+short-interval+intracortical+inhibition%5BTitle%5D)+AND+%22Exp+Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Two phases of short-interval intracortical inhibition.</a> Exp Brain Res. 151 (3), 330-337 (2003).</li>
<li>Sanger, T. D., Garg, R. R., Chen, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Interactions+between+two+different+inhibitory+systems+in+the+human+motor+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22J+Physiol%22%5BJournal%5D)">Interactions between two different inhibitory systems in the human motor cortex.</a> J Physiol. 530 (Pt 2), 307-317 (2001).</li>
<li>Picazio, S., Ponzo, V., Koch, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cerebellar+Control+on+Prefrontal-Motor+Connectivity+During+Movement+Inhibition%5BTitle%5D)+AND+%22Cerebellum%22%5BJournal%5D)">Cerebellar Control on Prefrontal-Motor Connectivity During Movement Inhibition.</a> Cerebellum. 15 (6), 680-687 (2016).</li>
<li>Picazio, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Prefrontal+control+over+motor+cortex+cycles+at+beta+frequency+during+movement+inhibition%5BTitle%5D)+AND+%22Curr+Biol%22%5BJournal%5D)">Prefrontal control over motor cortex cycles at beta frequency during movement inhibition.</a> Curr Biol. 24 (24), 2940-2945 (2014).</li>
<li>Obeso, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stimulation+of+the+pre-SMA+influences+cerebral+blood+flow+in+frontal+areas+involved+with+inhibitory+control+of+action%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Stimul%22%5BJournal%5D)">Stimulation of the pre-SMA influences cerebral blood flow in frontal areas involved with inhibitory control of action.</a> Brain Stimul. 6 (5), 769-776 (2013).</li>
<li>Ficarella, S. C., Battelli, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+critical+role+of+the+dorsal+fronto-median+cortex+in+voluntary+action+inhibition%3A+A+TMS+study%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Stimul%22%5BJournal%5D)">The critical role of the dorsal fronto-median cortex in voluntary action inhibition: A TMS study.</a> Brain Stimul. 10 (3), 596-603 (2017).</li>
<li>Cash, R. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+of+Glutamatergic+and+GABAA-Mediated+Neurotransmission+in+Motor+and+Dorsolateral+Prefrontal+Cortex+Using+Paired-Pulse+TMS-EEG%5BTitle%5D)+AND+%22Neuropsychopharmacology%22%5BJournal%5D)">Characterization of Glutamatergic and GABAA-Mediated Neurotransmission in Motor and Dorsolateral Prefrontal Cortex Using Paired-Pulse TMS-EEG.</a> Neuropsychopharmacology. 42 (2), 502-511 (2017).</li>
</ol>

作者无任何利益冲突需要披露。

本方案是一种新颖的、适合儿童的结合停止信号任务与经颅磁刺激（TMS）的方法，用于检测事件相关皮层抑制。临床观察表明，在多种神经精神疾病中存在运动抑制功能缺陷及停止信号任务表现不佳的现象。3 目前仅有少数研究者采用在线重复经颅磁刺激（fTMS）来探究反应抑制任务期间的皮层兴奋性与抑制性。一些研究团队已成功在Go/No-Go（GNG）任务中应用经颅磁刺激（TMS），揭示了儿童与成人皮层生理活动的差异。14,23,34 然而，GNG任务最好以相对较快的节奏进行，以在整个任务过程中引发优势运动反应，从而能够在Nogo试次中充分考察抑制控制能力。35,36 从方法学角度来看，快速进行的GNG任务对在线fTMS实验造成了困难，因为设备电容器需要时间重新充电以准备下一次刺激脉冲。例如，我们使用的单相脉冲...

反应抑制是指有选择性地阻止那些可能干扰预期功能目标的不必要行为的能力。1 皮质-纹状体网络在反应抑制中起着关键作用，该网络的功能随着儿童的成熟而逐渐增强，但在多种神经精神疾病中（如注意缺陷多动障碍（ADHD）、学习障碍、强迫症和精神分裂症）其功能会受损。2,3 可通过不同的行为范式（如Go/NoGo任务（GNG）和停止信号任务（SST））来评估运动反应抑制能力。1,4 仅靠行为数据无法提供有关可能被调节的、可量化的生物学机制的信息。本研究的主要目标是建立一种适合儿童的方法，用于评估反应抑制执行过程中运动皮层的生理活动，从而开发基于大脑的、反映该任务神经基础的定量生物标志物。此类生物标志物在神经行为障碍的预后或治疗预测研究中具有广泛的应用前景。
为此，研究人员选择并改进了Slater-Hammel（S-H）任务5。这是一种停止信号任务，要求参与者抑制一个内部生成的预设动作。该自我调节任务包含“执行”（GO）和“停止”（STOP）两种试验。在“执行”试验中，受试者通过按压并持续保持按钮启动试验，并根据指示在接近但不超过800 ms目标时间时将手指从按钮上抬起（即执行动作）。在原始范式中，时间由一个快速旋转指针的时钟显示。“停止”试验随机穿插在“执行”试验中，要求个体抑制预先计划的“执行”动作（即防止手指抬起）。停止信号任务更具挑战性，因为受试者必须在已有预设“执行”信号的背景下抑制反应；而在“Go/No-Go”（GNG）任务中，决策仅涉及是否启动某个动作，且无先前指令。6 此外，使用停止信号任务研究反应抑制可能更为准确，因为在GNG任务中，信号与反应之间持续一致的关联可能导致自动抑制。7 自动抑制理论认为，信号与反应之间的一致对应关系（即“执行”信号始终导致“执行”反应，反之亦然）会在实验过程中引发自动化加工，使得“停止”试验的部分加工过程通过记忆提取完成，从而绕过某些执行控制机制。8,9
经颅磁刺激（TMS）是一种可用于测量皮层生理功能的非侵入性技术。通过单脉冲和双脉冲刺激范式，可以量化皮层兴奋性和抑制性。尽管大多数已发表的TMS研究集中在静息状态下的皮层生理功能，但一些研究团队已探讨了在动作准备10以及可能反映在运动皮层生理活动中的不同认知状态期间的皮层兴奋性/抑制性11,12,13,14。这种功能性TMS（fTMS）方法要求在受试者执行行为任务的同时进行在线TMS测量，从而能够以高时间分辨率探测依赖于状态的皮层变化。以这种方式提供关于神经生理变化的实时信息，拓展了对运动控制15,16以及神经精神疾病17,18,19,20的生理学研究。 
既往的fTMS研究已采用GNG14和SST任务15,16,21，探讨了健康成年人在反应抑制过程中的皮层机制。此外，一项研究显示，在fTMS/GNG实验期间，单次剂量的哌甲酯可改变健康成年人的运动皮层生理特性22。迄今为止，已有两个研究团队发表了采用GNG任务的儿童fTMS研究，用于表征注意缺陷多动障碍（ADHD）23和抽动秽语综合征（Tourette Syndrome）17的皮层生理特征。目前尚无在儿科人群中使用SST任务的已发表fTMS研究。
在重复经颅磁刺激（fTMS）研究中，相较于仅在静息状态下进行的TMS研究，一个更为突出的关键问题是肌电伪迹。由运动诱发电位（MEP）获得的标准化表面肌电图（EMG）振幅和潜伏期测量结果，必须避免受到肌电伪迹的污染。例如，在研究反应时间任务中运动准备阶段的皮层变化时，TMS脉冲必须精确地在“开始”信号发出之后、但个体实际反应时间之前施加。因此，在任何实验任务中，至关重要的是确保TMS脉冲在运动反应尚未启动的时间点施加，同时确保受试者处于舒适状态，并能够使相关肌肉保持静息。对于多动儿童而言，这一问题尤为突出，因为他们可能自然地出现额外的动作，并可能在整个反应时间任务过程中持续保持手臂和手部肌肉紧张。
本研究的目的是开发一种适合儿童、适用于研究初级运动皮层（M1）生理学的儿童友好型Slater-Hammel SST版本。该任务应具备以下特点：1）儿童易于理解，2）儿童相对容易完成，3）兼容在线经颅磁刺激（TMS）。

<table><tbody><tr><td>精密游戏手柄</td><td>罗技</td><td>G-UG15</td><td></td></tr><tr><td>采集接口型号 ACQ-16</td><td>Gould Instrument Systems Inc</td><td>ACQ-16</td><td></td></tr><tr><td>Micro1401-3 数据采集单元</td><td>剑桥电子设计有限公司</td><td>不适用</td><td></td></tr><tr><td>Signal version 6 软件（Windows）</td><td>剑桥电子设计有限公司</td><td>不适用</td><td></td></tr><tr><td>电源底座</td><td>Coulbourn Instruments</td><td>V15-17</td><td></td></tr><tr><td>带有滤波器的生物放大器</td><td>Coulbourn Instruments</td><td>V75-04</td><td></td></tr><tr><td>导电电极电缆（用于表面肌电图）</td><td>Coulbourn Instruments</td><td>V91-33</td><td></td></tr><tr><td>200&lt;sup&gt;2&lt;/sup&gt; 经颅磁刺激仪</td><td>The Magstim Company Ltd</td><td>不适用</td><td></td></tr><tr><td>BiStim&lt;sup&gt;2&lt;/sup&gt; 模块</td><td>The Magstim Company Ltd</td><td>不适用</td><td></td></tr><tr><td>90毫米圆形经颅磁刺激线圈</td><td>The Magstim Company Ltd</td><td>不适用</td><td></td></tr><tr><td>演示软件（Windows）</td><td>Neurobehavioral Systems 公司</td><td>不适用</td><td></td></tr><tr><td>Windows 计算机</td><td></td><td>不适用</td><td></td></tr></tbody></table>

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

Online Transcranial Magnetic Stimulation Protocol for Measuring Cortical Physiology Associated with Response Inhibition

我们描述了一种可重复、适合儿童参与的运动反应抑制任务的开发过程，该任务适用于通过在线经颅磁刺激（Transcranial Magnetic Stimulation, TMS）对初级运动皮层（M1）兴奋性与抑制性的特征进行刻画。运动反应抑制可防止不必要的动作发生，其功能异常见于多种神经精神疾病。TMS 是一种非侵入性技术，可通过单脉冲和双脉冲方案量化 M1 的兴奋性与抑制性，并能精确控制时序，以高时间分辨率研究皮层生理活动。我们对原始的 Slater-Hammel（S-H）停止信号任务进行了改进，以创建一种 &#34;赛车&#34; 与试验内事件时间锁定的TMS脉冲版本。该任务为自定步调，每次试验通过按按钮启动，使赛车驶向800 ms目标。在GO试验中，受试者需在接近该目标前抬起手指以停止赛车。随机穿插其中的是STOP试验（占25%），在此期间动态调整的停止信号提示受试者抑制手指抬起动作。对于GO试验，TMS脉冲在试验开始后650 ms给予；而对于STOP试验，TMS脉冲则在停止信号出现后150 ms给予。TMS脉冲的时间点选择基于脑电图（EEG）研究，这些研究显示在停止信号任务中，该时间段内存在与事件相关的脑活动变化。该任务在两个研究地点共进行3个区块（n=38），记录了行为表现和事件相关运动诱发电位（MEP）。采用回归模型分析MEP振幅，以年龄作为协变量，并纳入多个自变量（性别、研究地点、区块、TMS脉冲条件[单脉冲 vs. 双脉冲]、试验条件[GO、成功STOP、失败STOP]）。分析结果显示，TMS脉冲条件（p&#60;0.0001）及其与试验条件的交互作用（p=0.009）均具有显著性。未来对该在线S-H/TMS范式的应用可包括同步采集EEG，以测量TMS诱发的EEG电位。一个可能的局限性在于，在儿童中，TMS脉冲声音可能会&#160;影响行为任务表现。

采用商业统计软件包分别对行为学和神经生理学数据进行回归分析。代表性数据来自辛辛那提的23名正常发育儿童和巴尔的摩的15名儿童（男性25名，女性13名）。两地受试者年龄无显著差异（辛辛那提：10.3 ± 1.3 岁，巴尔的摩：10.4 ± 1.2 岁；t 检验 p = 0.74）
我们采用回归模型分析了SSRT，将年龄作为协变量，并将性别、地点（辛辛那提与巴尔的摩）和试验区块作为自变量。同时探讨了这些变量之间的交互作用。该分析显示，年龄是唯一对SSRT具有显著影响的变量（p=0.005）。
TMS 神经生理学数据采用峰-峰 MEP 幅值作为回归分析的因变量进行表征。在运动准备期间，初级运动皮层（M1）的兴奋性会在实际运动发生之前升高。TMS 研究表明，这种兴奋性的升高发生在肌肉收缩前 100 - 140 ms。<sup class="...

我们描述了一种实验方法，通过在停止信号任务过程中应用经颅磁刺激，定量评估初级运动皮层在运动反应抑制任务中的兴奋性与抑制性。

我们描述了一种可重复、适合儿童的运动反应抑制任务的开发过程，该任务适用于在线经颅磁刺激（TMS）……

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“

online-transcranial-magnetic-stimulation-protocol-for-measuring

Research

科研

JoVE Journal

Neuroscience

神经科学

在线经颅磁刺激测量与反应抑制相关的皮质生理

来源： Kuhn, Y. 等 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。 视频实验杂志...

经颅磁刺激调节人体肌肉反应

来源：Stefanou, M., et.al. 基于脑状态的脑刺激结合实时脑电图触发经颅磁刺激。J. Vis. Exp.

实时脑电图触发的经颅磁刺激用于皮层兴奋性研究

来源：Lioumis, P. 等。背外侧前额叶皮层的经颅磁刺激联合脑电图记录。 J. Vis. Exp.

背外侧前额叶皮层的经颅磁刺激联合脑电图检测

本视频演示了一种利用经颅磁刺激测量对侧静息期（cSP）的技术。将患者的手掌置于俯卧位，并在第一背侧骨间肌（FDI）上放置电极。然后，在拇指与食指之间放置一个测力装置。确定大脑的初级运动皮层（M1）区域。保持对测力装置施加标准化的压力，刺激M1区域以记录肌肉活动，该活动称为运动诱发电位（MEP），随后出现的肌肉活动减弱期称为cSP。...

通过经颅磁刺激测量对侧静息期

本稿件采用两种不同的经颅磁刺激（TMS）方案，描述了在采用不同注意焦点时，如何测量并比较初级运动皮层内的皮层抑制作用。...

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

本文所述方案适用于采用皮层内兴奋性测试-重测设计范式的经颅磁刺激-脑电图（TMS-EEG）研究。该方案旨在获得可靠且可重复的皮层兴奋性测量指标，用于评估与神经精神疾病（如重度抑郁症）治疗中治疗干预相关的神经生理功能。...

背外侧前额叶皮层的经颅磁刺激联合脑电图记录

本文介绍了一种利用经颅磁刺激测量和增强功能特异性神经通路的新方法。这些先进的非侵入性脑刺激技术为理解脑与行为之间的关系以及开发治疗脑部疾病的新疗法提供了新的机遇。...

利用经颅磁刺激测量和调控人类运动系统中功能特异性神经通路

对侧静息期（cSP）评估是一种有前景的生物标志物，可用于评估皮层兴奋性及治疗反应。本文展示了一种用于研究初级运动皮层（M1）对上肢和下肢脊髓运动通路抑制作用的cSP评估方案。...

通过单脉冲经颅磁刺激测量对侧静息期以研究初级运动皮层的皮质脊髓抑制

本方案介绍了一种在实验任务期间利用神经导航和机器人系统对背外侧和背内侧前额叶皮层进行重复经颅磁刺激的更精确、更有效的方法。根据研究结果，对未来在线刺激研究提出了重要的启示。...

在线重复经颅磁刺激背内侧与背外侧前额叶皮层在认知决策及认知失调中的应用

本文介绍了一种实验方案，旨在阐述如何利用经颅磁刺激（transcranial magnetic stimulation, TMS）联合肌电图（electromyography,...

评估初级运动皮层兴奋性及通过经颅磁刺激与肌电图联合检测兴奋性调节

本文介绍了一种针对强迫症（OCD）的个体化症状诱发重复经颅磁刺激（rTMS）临床治疗方案，该方案遵循美国食品药品监督管理局（FDA）批准的参数设置。...

重复经颅磁刺激联合症状诱发治疗强迫症的方案

了解经颅磁刺激技术如何量化初级运动皮层兴奋性与抑制功能，结合停止信号任务研究运动反应抑制机制。该方法为儿童运动障碍及神经精神疾病研究提供非侵入性生理评估手段。

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

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