背外侧前额叶皮层的经颅磁刺激联合脑电图记录

该方法可通过确定可能作为治疗干预反应预测指标的神经生理信号，帮助解答神经病学、临床神经生理学和精神病学领域的关键问题。若操作得当，该技术可可靠且可重复地监测由这些治疗干预引起的皮层兴奋性变化。本次演示由本实验室的研究分析师 Stacey Shim 进行。

首先，选择一个适合受试者头部的帽具。将Cz电极放置于鼻根与枕外隆突连线中点的头顶位置。确保所有电极均紧密接触头皮并正常工作。

接下来，调整注射器的钝头端，并将其充满导电凝胶。将钝头端插入电极孔内，然后轻轻按压活塞，直至皮肤上有少量凝胶渗出。随后，用钝头端轻轻擦拭头皮，并确保凝胶不会溢出到表面，以避免发生短路。

首先准备接地电极和参考电极。检查所有电极的阻抗是否低于五千欧姆。电极的制备质量直接影响所记录脑信号的质量，并可最大限度减少对信号处理方法的依赖，从而避免在去除噪声的同时丢失对研究至关重要的脑信号。

现在将两个直径约为 30 毫米的一次性 EMG 圆盘电极置于右侧拇短展肌（APB）上，采用肌腹-肌腱导联方式。同时根据制造商的指南放置接地电极。将电极连接至 EMG 放大器。

首先将T1加权MRI图像载入导航系统，并选择用于配准的基准点。可使用背外侧前额叶皮层的MNI或Talairach坐标。然后以不会在刺激过程中移动的方式放置头部追踪器，同时确保TMS线圈能够自由移动。

接下来让受试者戴上耳塞，然后将受试者的头部与3D MRI模型对齐。操作时，使用数字化笔触碰受试者头部，并与MRI中选定的基准点对齐。随后，将数字化笔放置在受试者头部，通过观察计算机上的显示图像来验证配准的准确性。

如有需要，通过将追踪器连接到TMS线圈上对其进行校准。然后将聚氨酯海绵置于线圈下方，以尽量减少TMS脉冲期间线圈在电极上的振动。将线圈放置在校准块上，使所有追踪器均可被摄像头可见。

然后按下计算机屏幕上的校准按钮，并将线圈保持在校准位置持续五秒钟。此时，指导受试者休息并保持舒适姿势，背部、双手和双腿放松。接着为寻找热点区域，首先以运动结节作为拇短展肌（APB）及初级运动皮层皮质表征的初始解剖标志，移动线圈直至出现相应的肌肉运动。

使用经颅磁刺激（TMS）强度，在小指展肌（APB）上诱发运动诱发电位阈值或约500微伏的运动诱发电位（MEP）。通过调整线圈的角度和倾斜度，优化其方向，以在热点区域诱发最大的反应。将此线圈位置保存在神经导航软件中，并以2-3%的步长逐步降低输出强度。然后给予10次脉冲刺激，如果在10次MEP反应中超过5次的幅度超过50微伏，则继续降低刺激强度。

当10次刺激中诱发出的反应少于5次时，开始以1-2%的步长逐步增加刺激强度。运动阈值定义为在10次刺激中至少5次诱发出大于50微伏（µV）运动诱发电位（MEP）的刺激强度。用于测定运动阈值的刺激间期（ISI）应超过1秒，通常为3至5秒。接下来，将刺激强度调整至运动阈值的120%，以在初级运动皮层诱发出幅度在500至1500微伏（µV）之间的运动诱发电位。

使用此输出记录10次脉冲，以1-2%的步长逐步增加或降低刺激强度，直至达到平均1微伏的反应。调节线圈强度对于准确定位目标神经元群体以及保证信号质量至关重要。此时，将线圈置于背外侧前额叶皮层上方并进行数次刺激。

如果产生明显的伪迹，则通过将线圈略微移离该位置来微调线圈位置。现在对脑电电极进行数字化，以将其位置与脑解剖结构配准。然后可根据需要，将耳塞替换为气动式音频耳塞以播放白噪声进行听觉掩蔽。

然后戴上耳机以保护听力。此时，将线圈安装在线圈支架上，并确保线圈不会移动或压迫其下方的电极。最后，按随机顺序对每位受试者进行实验，包括单脉冲经颅磁刺激（TMS）以及配对脉冲经颅磁刺激，用于检测短时皮质内抑制、皮质内易化和长时皮质内抑制。

该图显示了刺激后来自背外侧前额叶皮层感兴趣区域电极的经颅磁刺激（TMS）诱发脑电图反应的总平均值。包括单脉冲TMS、短时皮层内抑制、皮层内易化以及长时皮层内抑制。此处我们看到在每种刺激条件下，N100诱发电位值在所有电极上的拓扑分布图。

进行该操作时，准确制备电极、选择正确的刺激靶点，并适当调整刺激强度和线圈方向至关重要。该技术发展后，为神经科学、神经病学、临床神经生理学和精神病学领域的研究人员提供了探索健康受试者及患者在不同脑状态下皮层-皮层兴奋性与连接性的途径。