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

我们的研究探讨了标准化的经颅磁刺激-肌电图（TMS-EMG）方案是否能够提供稳定且具有临床意义的神经可塑性指标，最终支持其作为神经精神疾病研究和临床实践中可靠生物标志物的潜在应用。目前的主要挑战在于文献中存在方法学上的不一致性，包括刺激参数的异质性、肌电图（EMG）方案标准化程度有限以及样本量较小，这些问题降低了实验结果的可靠性和可重复性。我们证明，结构化且全面的实验方案为研究人脑中的类神经可塑性现象提供了可复制的框架，为转化研究及未来潜在的临床应用奠定了坚实基础。本方案通过结合神经导航技术、经过验证的EMG操作流程以及优化的模拟参数构建而成，确保了线圈定位的精确性、记录信号的稳定性，以及在不同受试者和实验会话间结果的可靠性。

未来的研究应验证兴奋性调节是否能够可靠地区分健康个体与患有神经精神疾病（如重度抑郁障碍）的个体，探索群体特异性的神经可塑性差异、诊断敏感性及预后价值。首先，将医用级银电极或氯化银电极插入相应的接触点，以准备三个电极。将电极通过导线连接到肌电图（EMG）采集板上。

将电缆从经颅磁刺激（TMS）设备连接到肌电图（EMG）采集板，以输出每次TMS脉冲的触发信号。在其中一台计算机显示器上，打开Bonsai软件并加载EMG数据采集脚本。仅在准备就绪后，点击“开始”按钮以启动数据采集。

在经颅磁刺激（TMS）设备屏幕显示最大刺激输出百分比的所有区域上粘贴纸条，以便在测定静息运动阈值和活动运动阈值时对技术人员实施盲法。架设三脚架固定摄像机，确保在整个实验过程中清晰记录所有神经导航组件。随后，将线圈校准追踪器和校准板放置在TMS线圈顶部。

现在，启动神经导航系统软件，输入受试者编号，并对所有神经导航组件进行校准。将受试者定位后，使用水砂纸轻轻擦拭第一背侧骨间肌上方的皮肤，以改善电极与皮肤之间的接触。

用浸有酒精的纱布擦拭该区域，并在对侧肘部重复相同操作。待皮肤干燥后，将记录电极置于手部，使其中心沿第一背侧骨间肌肌腱方向约2.5厘米处对齐。然后将接地电极放置在对侧肘部，作为零电压参考点。

将泳帽以前后方向戴在受试者头部。前端与眉毛线对齐，两侧与双耳耳廓根部对齐，使耳朵露出。为受试者提供耳塞，并说明使用方法。

在帽上画出正中矢状线和两侧耳前连线，以确定其在头顶点的交点。从头顶点沿矢状线向前量取五厘米，沿耳前连线向左量取五厘米，以确定两个新点。接着，画一条斜线连接外侧点与内侧前点。

从外侧点开始，沿对角线向前内方向测量 2.5 厘米，标记初始估计的运动热点。在初始运动热点估计位置周围，标记四个位于 0.5 厘米半径范围内的附加点，作为备选测试位点。接下来，将弹性头带戴在受试者头部，确保标记条朝向摄像机，且头带佩戴舒适。

使用指针工具，在受试者头部定义关键的解剖标志点，包括鼻根点、左耳前切迹、右耳前切迹以及头部轮廓点。这使得系统能够根据头部和脑部解剖结构进行定位，并追踪刺激靶点。将经颅磁刺激（TMS）线圈以切线方向放置于受试者头皮上，线圈手柄朝后，与正中矢状面成45度角。

在初始运动热点估计位置，以最大刺激输出的30%给予刺激脉冲。随后，以最大刺激输出的5%至10%为增量逐步增加刺激强度，直至观察到稳定的运动反应。在初始估计位置及周围标记的位置给予单次脉冲刺激，以确定哪个位点最稳定地引出高波幅的运动诱发电位和孤立的第一背侧骨间肌收缩。

使用红色标记线标出拟确定运动热点的总体区域。在神经导航软件中，选择产生最可靠反应的脉冲，以确定运动热点。为确定静息运动阈值（RMT），使用神经导航系统引导线圈返回已识别的运动热点。

给予10次单脉冲刺激，每次刺激间隔5秒，确定在对侧第一背侧骨间肌中至少产生5个超过50微伏的运动诱发电位所需的最小刺激输出百分比。从先前确定的运动热点强度开始，以2%的步长逐步降低刺激强度，直至10次刺激中少于5次在对侧第一背侧骨间肌中引发≥50微伏的运动诱发电位。随后，以1%的步长逐步增加最大刺激输出，直至10次刺激中有5次或更多次在对侧第一背侧骨间肌中产生≥50微伏的反应。

记录定义静息运动阈值的最大刺激输出百分比。指导受试者通过用力将示指指甲按压在拇指根部，形成一个紧密的环形，以产生第一背侧骨间肌的最大自主激活。在肌肉收缩开始约两秒后，按下运行 Bonsai 脚本的计算机上的空格键，记录时间点，同时避免初始运动伪影。

现在，请受试者维持最大自主等长收缩的10%至20%之间的次最大肌肉收缩。使用肌电图（EMG）反馈进行监测，并指导受试者保持正确的收缩水平。对于活动运动阈值，使用神经导航系统将线圈引导至先前确定的运动热点。

将主动运动阈值确定为在轻微自主收缩期间，10次刺激中有5次引出至少200微伏运动诱发电位所需的最小最大刺激输出百分比。从静息运动阈值强度开始，以2%的递减幅度降低刺激强度，直至10次刺激中少于5次产生200微伏的反应；随后以1%的递增幅度逐步提高刺激强度，直至10次刺激中至少有5次引出200微伏或更高的运动诱发电位。

记录定义活动运动阈值的最大刺激输出百分比。使用神经导航系统将线圈精确定位在已确定的运动热点上。检查表面肌电图电极是否正确放置于第一背侧骨间肌，并确认信号质量噪声最小。

在经颅磁刺激（TMS）设备上加载单脉冲刺激方案，并输入先前记录的静息运动阈值。现在开始运行刺激方案。

然后将间歇性θ脉冲刺激方案加载到经颅磁刺激（TMS）设备上。输入先前记录的活动运动阈值，并启动间歇性θ脉冲刺激方案。间歇性θ脉冲刺激方案一结束，立即启动秒表以监测刺激后的各个时间间隔。

在皮质兴奋性调节方案结束后的即刻时间点（0时），使用静息运动阈值的120%重新施加单脉冲刺激方案。通过将指针放置于鼻根点，并在神经导航系统软件中检查对准情况，以验证神经导航的准确性。确保空间偏差小于5毫米，并记录测得的数值。

最后，完成最终的刺激模块后，停止 Bonsai 脚本并在软件中结束神经导航会话。确认 Bonsai 采集会话已生成二进制数据文件。在基线会话期间，接受间歇性θ脉冲刺激后，在 T0、T10 和 T20 时间点均观察到运动诱发电位振幅的显著增加。

但在T30时无此现象。在随访中，T0、T10、T20和T30时运动诱发电位振幅的显著增加再次被观察到。T0时运动诱发电位变化的测试-重测信度显示中等至良好的一致性，组内相关系数为0.67。