在线经颅磁刺激测量与反应抑制相关的皮质生理

我们描述了一个实验过程, 以量化的兴奋性和抑制的主要运动皮层在电机响应抑制任务, 利用经颅磁刺激在整个过程中停止信号的任务。

本实验的总体目标是通过使用经颅磁刺激（也称为 TMS）量化运动反应抑制任务期间的初级运动皮层兴奋性和抑制。这种方法可以帮助回答运动控制研究领域的关键问题，以了解运动任务完成和反应抑制过程中的皮层生理变化。该技术的主要优点是使用无创经颅磁刺激技术在儿童友好的停止信号行为任务中探索初级运动皮层生理学。

这种方法可以深入了解儿科运动障碍。它也可以应用于任何影响运动调节的神经精神疾病，例如注意力缺陷多动障碍和自闭症谱系障碍。演示该程序的将是来自我们实验室的 David Huddleston 和 Alyssa Roeckner。

首先使用标准化问卷筛查参与者的 TMS 禁忌症。通过在作员自己的前臂上传递磁脉冲来演示 TMS 的工作原理。之后，在参与者的前臂上传递 TMS 脉搏，以便他或她可以感觉到脉搏。

然后，将耳塞放入参与者的耳朵以保护听力。接下来，让受试者外展惯用食指以识别第一背侧骨间肌，即 FDI。将负极放在 FDI 的腹部，然后将正极放在第二和第三掌指关节或 MCP 关节之间，将接地电极放在第五个 MCP 关节上。

将参与者的手放在双臂尺侧，双手完全放在枕头上，无需反重力努力。最后，让参与者伸展惯用食指，同时弯曲第三至第五根手指。然后，将游戏控制器垫放在枕头上，使食指放在您用于赛车 Slater-Hammel 任务的按钮上。

首先获得基线 TMS 测量值，使用一个 90 毫米的圆形 TMS 线圈，该线圈在顶点上与颅骨相切放置，手柄指向枕骨，以在 M1 上产生感应后向前电流。然后，一旦找到热点，就用蜡笔标记头皮位置，以确保 TMS 脉冲传递发生在同一皮质区域。使用静息运动阈值（缩写为 RMT）的 120% 强度，双手处于静止状态，对基线单脉冲 TMS 诱导的 FDI MEP 进行 20 次试验。最后，使用 3 毫秒的刺激间隔对静息时 M1 短间隔皮层内抑制的基线配对脉冲 TMS 测量进行 20 次试验。

首先在参与者正前方的显示器上显示赛车 Slater-Hammel 反应抑制任务。首先通过训练参与者进行行为任务来开始实验，告诉受试者，通过惯用食指内收按下按钮后，显示器左侧的汽车将开始移动。然后，告诉参与者 go 试验的目标是将手指抬起，使其尽可能靠近 800 毫秒的目标，但在此之前，如屏幕上的垂直线所示。

让参与者练习 10 次 go 试验。接下来，通过告诉参与者第二组试验涉及汽车在 800 毫秒目标之前随机停止，为停止任务提供培训。告诉孩子，每当汽车随机停下来时，将食指放在按钮上，不要抬起手指。

通知参与者，如果出现停止信号，并且在方格旗前抬起手指，则会出现"too soon"消息。告诉孩子 a great" 消息将在成功停止试验后显示。让孩子练习 10 次停止试验。

在参与者练习了 go only 和 stop only 试验后，告诉他们下一个练习块包含 go 和 stop 试验的混合。让孩子进行 20 次混合 go 和 stop 试验，作为最后的练习。接下来，在准备实际的在线 Slater-Hammel 实验时，提醒参与者向下推惯用食指以开始尝试，抬起手指进行围棋试验，并将手指保持在按钮上以进行停止试验。

告诉孩子 TMS 脉冲将在 Slater-Hammel 任务期间传递，并且将有三个在线 Slater-Hammel TMS 试验模块。使用先前的蜡笔标记将 90 毫米圆形线圈放在顶点上，优先刺激显性 M1 并将调节脉冲强度设置为 60%RMT，将测试脉冲设置为 120%RMT。最后，开始在线 Slater-Hammel TMS 实验。

在这里，使用从回归模型计算的最小二乘平均估计值，在不同试验条件下具有代表性的神经生理学数据。对于 MEP 振幅，自变量、sight 和 trial block 在回归模型中不显著。TMS 脉冲条件及其与试验条件的交互作用显著。

三种任务条件之间单脉冲 MEP 振幅的所有成对比较均不显著。但是，go 与 failed stop 和 successful 与 failed stop 之间的差异很大。一旦掌握，如果执行得当，这项技术可以在大约一个小时内完成。

在尝试此过程时，重要的是要记住指导孩子们如何在 Slater-Hammel 任务中正确执行。EMG 导联的设置和数据采集过程中使用的技术对于获得可靠的数据很重要。按照此程序，可以执行其他方法，例如在行为任务期间同时使用两个 TMS 线圈，以探索其他皮质区域如何在运动任务期间调节运动系统。

发展后，这项技术为运动控制研究领域的研究人员探索患有抽动秽语综合征、肌张力障碍、多动症和自闭症谱系障碍等运动控制问题的患者的运动系统生理学铺平了道路。看完这个视频后，你应该对如何在行为任务中对儿童进行 TMS 有一个很好的了解。