利用颅内磁刺激测量和操纵人体运动系统中功能特定的神经通路

这项技术提供了对大脑回路如何出错的洞察，在精神病和神经系统疾病。以及我们如何操纵大脑活动来修复这些功能失调的电路来增强行为。通过直接激活和抑制大脑的兴奋性和电路，该技术使神经科学焦点从观察转移到因果关系，并提供对大脑和行为的更深入的理解。

非侵入性大脑刺激可用于评估和治疗许多神经系统疾病，并可以帮助改善诊断和治疗，基于更复杂的大脑行为连接模型。这种方法不仅可以抵消运动系统中改变的连接模式，而且可以抵消与生理老化、精神病和神经系统疾病相关的认知网络。在对参与者进行右手检查以及 TMS 和 MRI 的任何禁忌症后，告知每个参与者当地机构审查委员会批准的研究目标、程序和风险，并取得书面同意。

对于 EMG 电极的放置，让参与者舒适地坐在实验椅上，双臂支撑在放松的位置，并提供下巴休息，在刺激期间将头部运动降至最低。使用温和的磨料清洁皮肤在感兴趣的肌肉。使用腹部肌腱电极布置，将一个一次性氯化银电极放在腹部肌肉上，将另一个放在附近的骨质地标上，作为参与者双手的参考点。

然后将接地电极连接到所有者的胶质工艺，然后检查皮肤中每个电极以确认完全接触。将胶带放在电极表面，以改进皮肤表面接触。在 TMS 会话之前，将参与者的结构 MRI 扫描上传到神经导航系统。

在扫描中，在手旋钮处放置一个轨迹标记，该旋钮与 M-one 相对应。在左前中枢陀螺45度从中萨吉特线，并大致垂直于中央硫磺。使用神经导航系统记录和命名解剖地标，并在感兴趣的非运动区域上放置第二个轨迹标记。

然后使用神经导航系统记录并命名第二个位置。首先，使用校准块校准每个 TMS 线圈，并安全地将头部跟踪器放在参与者的头部，以便在整个实验过程中查看跟踪器。将参与者头部的解剖地标共同注册到神经导航系统。

要用线圈二定位和阈值，首先将线圈的中心定位在目标M-One位置，以诱导大脑中的后前电流方向。要找到激活目标肌肉的最佳位置，以机器最大刺激器输出的 30% 将脉冲传递到 M-one，并观察传递的刺激是否产生肌肉抽搐。根据数据采集系统显示的肌肉活动，确定使用 EMG 电极记录的电机激发电位的振幅。

如果未观察到运动激发电位或可见肌肉抽搐，则继续将刺激器输出增加 5% 的增量。当观察到响应时，以逐步方式将强度降低至最低强度，从而产生至少 10 个电机激发电位响应中的 5 个，振幅至少为 50 微伏，同时参与者将及时确定静止电机阈值。要使用线圈 M-One 定位和阈值，请使用 M-One 线圈确定最佳刺激位置。

确定在目标手部肌肉的 10 次试验中，当肌肉完全放松时，在 10 次试验中，产生至少 1 毫伏的电机激发电位所需的最低刺激强度。然后在神经导航系统中标记并记录M-One线圈的位置。对于双站点 TMS，当参与者处于静止状态时，将图八形线圈连接到两个单独的 TMS 刺激器。

使用 M-One 线圈在 M-One 上提供测试刺激，然后使用线圈二将调节刺激传递到感兴趣的其他区域。确定线圈二调节刺激的最大刺激器输出强度的百分比，如所证明的。对于测试刺激，使用先前确定的强度，在目标静止手部肌肉中引起电机激发的大约 1 毫伏的潜在振幅，并在调节和测试刺激之间设置精确的刺激间隔。

将 M-1 线圈位于左侧 M-1 上，将线圈两个位于其他感兴趣区域上。使用 M-one 线圈单独提供测试刺激试验。对于配对脉冲试验，在预定的刺激间隔内，使用线圈二的调节刺激，然后将测试刺激送到 M-One 线圈，每次试验使用四秒数据采集扫描，然后是一秒试间间隔。

要将程序传递到 TMS 脉冲，请使用 TMS 计算机上提供的控制软件的触发器按钮，或使用外部控制器的自定义编码脚本。使用前面描述的方法，检查连接到 M-One 的不同皮质区域之间的功能交互，但在参与网络的任务的准备阶段。要使用定制的编码脚本在短时间内将重复的单相脉冲对传递到两个不同的皮质区域，请以 0.2 赫兹的速度生成 100 对刺激，每个刺激时间为 8.3 分钟。

对于实验 cPAS 到 M-One 条件，在带线圈 2 的非电机区域上传递每个刺激对的第一个脉冲，然后使用 M-One 线圈将第二个脉冲通过 M-One 传递，刺激间隔为 5 毫秒。两个线圈的脉冲强度，应在阈值和定位期间确定。使用M-One线圈获得基线皮质线测量后，在cPAS后的不同时间使用M-one线圈获得皮质线测量，检查TMS诱导对大脑兴奋性的影响的时间过程。

在这里，在 TMS 进行无条件测试的第一个背质间质肌肉中产生具有代表性的运动唤起潜在反应的大小，或在参与者处于休息时从后侧皮层进行调节刺激，或计划目标定向抓举动作，如图所示。休息时，后侧皮层对单体M-1产生抑制性影响，如 MEP 振幅的降低所示，在 PPC 上传递的子阈值调节刺激，比 M-One 的超级阈值测试刺激提前五毫秒。在准备抓握动作时，这种净抑制驱动从后皮层休息，切换到促进。

将电机激发电位振幅的规范化，以测试每个条件的单独刺激试验，并绘制为电机激发电位振幅的比例，显示在规划对象定向抓握时，从休息中促进后侧皮层M-1相互作用。在这些分析中，可以观察到在cPAS协议管理过程中电机电能振幅的变化。在刺激方案期间，由后侧皮层和M-1配对刺激引起的运动诱发的电位振幅，随着时间的推移逐渐增加，表明在单反运动连接、M-one皮质神经元或两者两级的塑料效应。

在cPAS协议后10分钟，运动诱发电位振幅的大小增加了，这表明，在后皮和M-1的重复皮质刺激作用下，运动兴奋性在作用后被诱导。该协议可以应用于其他大脑区域，或与大脑成像结合使用，以研究皮质连接及其对认知、感官感知和情绪的影响。标准化这些双目视方案，将改善实验设计和优化靶向疗法。

减少神经和精神疾病的发病率和损伤。