使用经颅磁刺激标准化诱导与评估长时程增强样皮质可塑性

我们研究皮质可塑性，以了解和测量健康状态及神经系统疾病中的突触变化。由于刺激参数、线圈定位和测量时间存在变异性，使得iTBS可塑性研究的可重复性面临挑战。首先，应阐明评估的目的、主要实验步骤以及研究中可能存在的风险因素。

请求确认知情同意过程，并在知情同意书上获得签名。使用神经导航系统确定初级运动皮层中与对侧目标肌肉相对应的功能性运动热点。现在，生成一个三维头部模型。

利用个体的 MRI 扫描图像，在轴向、矢状向和冠状向平面上选择并配准解剖标志点。进行头皮表面分割，以完成三维头部模型的构建。在完成头部模型配准后，执行线圈校准，以确保在神经导航系统中实现精确的实时追踪。

在软件中，进入“设置”，点击“TMS 线圈”，然后选择“校准工具面”。校准线圈面上的基准点以及线圈的控制点标记。将带有反射标记的 TMS 线圈放置在指定的校准块上。

完成初始校准后，根据系统提示将线圈放置在校准块上方，并确认其位置以确保准确性。然后，单击神经导航以验证单个线圈。仅接受空间误差小于三毫米的校准结果。

否则，重复校准过程。要求受试者坐在带有靠背和扶手的舒适椅子上，以尽量减少头部和身体的移动。指导受试者在整个过程中保持双手完全放松且静止不动。

在参与者的前额贴上红外反射标记，以在会话期间实现头部的实时追踪，并使用粘性贴片固定这些标记。使用探针标记参与者头皮上的三个解剖标志点：鼻根、左侧耳前切迹和右侧耳前切迹。确认神经导航系统已识别这些标记，其在屏幕上显示为绿色即表示识别成功。

使用相同的定位指针，在头皮上再采集大约 200 至 300 个点，以提高配准精度。让神经导航软件基于这些点自动生成个性化的头部形状模型，以优化 MRI 扫描图像与实际坐标系之间的对齐。接下来，以肌腹-肌腱导联方式，在拇短展肌上每隔两厘米放置表面电极。

将参考电极置于远端，靠近拇指的指间关节处。接下来，在目标肌肉对侧的头顶点外侧约五厘米、前方零至一厘米处，施加单脉冲经颅磁刺激（TMS）。利用该方法确定能够引出最大运动诱发电位幅值的初级运动皮层坐标，以实现运动热点定位。

指导受试者保持手部完全放松，以防止可能影响测量结果的自主肌肉收缩。将线圈手柄朝向中线后方45度，使电磁电流垂直于中央沟。以五秒为间隔，在运动皮层区域前后、左右、内外各个方向上，以一厘米为步长系统地移动线圈。

将运动热点确定为在放松状态下的拇短展肌中诱发出最大运动诱发电位幅值和最短潜伏期的位点。让系统自动记录关键的空间参数，包括线圈与目标点之间的距离、倾斜偏差和旋转偏差。利用这些数值确保在刺激过程中线圈放置的准确性和可重复性。

使用相同的表面肌电图装置和参数，测量运动诱发电位的峰-峰值振幅。将静息运动阈值（RMT）定义为：在10次单脉冲刺激中，至少有5次能够诱发出超过50微伏运动诱发电位的最小经颅磁刺激（TMS）刺激强度。在运动热点区域，以5秒间隔连续记录20次运动诱发电位，作为基线测量值。

将刺激强度设置为静息运动阈值（RMT）的120%，以诱发出幅值约为1毫伏的运动诱发电位。使用经颅磁刺激（TMS）设备进行刺激。将刺激强度设置为RMT的80%。

以50赫兹的频率施加三脉冲串，每串重复频率为5赫兹。在iTBS结束后5、10、15和30分钟时，使用相同的刺激强度记录20个运动诱发电位，以评估可塑性。计算基线水平及每次刺激后各时间点记录的20个运动诱发电位的平均峰-峰波幅，以量化皮层兴奋性。

将刺激后的振幅表示为相对于基线的标准化比值，以实现不同实验会话和个体间测量结果的标准化。在iTBS刺激后，于多个时间点记录运动诱发电位振幅，以评估随时间变化的皮层兴奋性。刺激后，运动诱发电位的平均原始振幅增加，在15分钟时达到峰值，至30分钟时开始下降。

标准化的运动诱发电位振幅显示出相似的趋势，在刺激后高于基线水平，并在30分钟内逐渐下降。所有刺激后时间点的平均标准化运动诱发电位振幅均超过1.1，表明该受试者处于易化状态。我们提供标准化的神经导航引导下间歇性theta脉冲刺激（iTBS）方案，用于可靠且可重复的可塑性评估。

本方案采用神经导航技术，确保iTBS刺激的精确性和可靠性，并产生更稳定一致的类似长时程增强（LTP）的可塑性。该方法可实现突触可塑性的可重复研究，有助于推动治疗手段及神经康复策略的开发。