利用经颅磁刺激，以研究人类的神经肌肉系统

Summary

经颅磁刺激（TMS）是一种非侵入性的工具获得洞察力和人体神经系统的生理功能。在这里，我们目前TMS的技术研究上肢和腰部肌肉的皮质兴奋。

Abstract

经颅磁刺激（TMS）已经在使用20年以上^1，并已越来越流行指数在过去的十年。虽然使用TMS的扩大，在此期间，许多系统和过程的研究，原来的应用程序，或许TMS的最常见的用途之一，涉及到学习的生理，可塑性和人类的神经肌肉系统的功能。单脉冲TMS适用于运动皮层兴奋的锥体神经元transsynaptically ^2（图1）和可衡量的肌电反应，可用于研究和评估人类的³皮质脊髓束的完整性和兴奋结果。此外，在磁刺激技术的最新进展现在允许皮层与脊髓兴奋^4,5分区。例如，双脉冲TMS的可以用来评估intracortical易化和抑制性能相结合的条件ING刺激和刺激测试，在不同的interstimulus ^时间间隔3,4,6-8。在这个视频文章中，我们将演示这些技术的方法和技术方面。具体来说，我们将证明单脉冲和双脉冲TMS的技术，适用于桡侧腕屈（FCR）的肌肉以及竖脊肌（ES）肌肉。我们的实验室研究FCR的肌肉，因为它是利益上腕手的石膏固定减少肌肉^性能 6,9影响的研究，我们研究的ES肌肉由于这些肌肉的临床意义，因为它涉及到腰痛^8。这说明，我们应该注意到，TMS已被用来研究的手，手臂和腿的许多肌肉，并应重申我们在FCR和ES肌肉群的游行示威，只选择了TMS的例子被用来研究人类神经肌肉制度。

Protocol

1。 FCR和ES肌肉的单和双脉冲TMS

1. 基本安全预防措施：在此之前执行TMS在一个人的主体性是必要的，因为它涉及到基本的安全预防措施，他们的第一个屏幕接触磁场。在我们的实验室中，我们遵循筛选磁共振安全， ^教育和研究10研究所提出的指导方针。在我们的实验室中，我们也经常与癫痫发作的家族病史的人排除在外。我们还要求受试者接受TMS的ES肌肉戴上耳塞和一张嘴后卫的重点和更有力的刺激强度。
2. 电气录音：要检查是必要的记录骨骼肌肌电图（EMG）信号在电机系统TMS的反应。对于FCR肌表面电极放在前臂上使用双极电极在T纵向安排位于他的肌肉光头和磨损皮肤，正如我们先前所^描述的7,11。对于竖脊肌的肌肉，我们使用类似的电极位于剃光和磨损皮肤⁸在L3 - L5椎体水平的肌肉纵向安排。
3. TMS线圈方向：主要激活皮质的神经元，transsynaptically它是必要的适当位置的^TMS线圈12。对于FCR的肌肉，我们把一个70毫米的数字“8 TMS线圈相切的头皮和中线45度，所以，在侧后方内侧前方向的感应电流的流动。对于ES肌肉中，我们使用一个双锥形线圈，具有更大的穿透深度，是由于这些肌肉homunculus更深的代表性需要。在这里，线圈定位如在眼前的电流流入后的方向。我们有自定义的修改与激光附件系统我们的线圈，以协助我们在Subsequent重新定位的双锥形线圈。
4. 识别“热点”：这是必要的，以确定引出最大的运动诱发电位的刺激位置。 FCR的肌肉，我们通过巧妙的移动TMS的线圈周围非常小的增量，并确定在我们观察到的最大的运动诱发电位振幅。一旦找到，我们注意到了不可磨灭的油墨，在头皮或莱卡第这方面。 TMS的ES肌肉TMS上肢肌肉比人类受试者相当多的不舒服。因此，我们简化了我们的ES肌肉的TMS的协议，以增加它的耐受性和可行性。在这里，而不是寻找“热点”我们用人体测量，以确定顶点的头骨。具体来说，我们确定了在矢状交集的头骨顶点（nasinon和枕外隆凸尖之间）和日冕（耳屏之间）飞机。
5. 生物力学的定位：
6. 量化运动阈值 ：FCR的，我们提供单脉冲，在逐步增加刺激强度，直至运动诱发电位峰-峰值幅度超过50％的试验的大于50毫伏（图4）确定电机阈值（ MT） 。为了简化的TMS协议和提高耐受性和可行性，我们不运动阈值确定在E与相同的精度，当我们测试上肢肌肉的肌肉。相反，我们开始由50％的最大刺激输出提供一个初始的单脉冲，以确定是否这个刺激的强度是高于或低于运动阈值的TMS的协议。如果MEP是在观察到这种刺激强度的背景水平相对可辨别的MEP定义肌电图强度降低，以刺激输出的40％，以确定是否这个刺激的强度是子或超阈^值 8 。
7. 我们提供一个单脉冲TMS的强度等于130％运动阈值的“热点”的FCR 量化MEP波幅使用单脉冲TMS：检查电机诱发电位波幅，并计算峰-峰幅度。一般情况下，我们正常化的最大复合肌肉纤维的动作电位超最大的正中神经电刺激后，这一结果。我们应该注意到，MEP的大小是版Ÿ皮质兴奋程度的依赖。因此，当TMS脉冲的背景下收缩期间交付，皮质兴奋性增加时，环境保护部大小将显着增加。对于ES肌肉，我们提供了一个单TMS脉冲强度为40或50％以上子运动阈值烈度⁸顶点。不幸的是，因为末梢神经支配ES肌肉电刺激不能访问，我们不能够正常化，这些运动诱发电位的复合型肌纤维的动作电位。
8. 量化缄默期持续时间，采用单脉冲 TMS的：当一个TMS脉冲皮层交付过程中肌肉收缩，它会产生一个电气静止恢复活动前即指示皮质抑制，通常被称为沉默的运动诱发电位¹³期（图5）。要量化的缄默期，我​​们提供一个单一TMS脉冲“热点”等于130％运动阈值的强度，同时研究参与者是其最大强度的15％执行一个屈腕肌肉收缩。以前我们没有量化的ES肌肉的缄默期时间，但是，我们应该注意到，我们有传言称观察它的存在，在这个肌肉群时TMS脉冲ID的背景下收缩期间交付。
9. 量化Intracortical便利使用双脉冲TMS的：我们使用双脉冲TMS量化intracortical便利^6,7（图6和7的FCR和ES的肌肉，分别代表本测量）。 FCR的肌肉，我们首先要确定需要引出一个运动诱发电位之间的0.5-1.0 mV的刺激强度。下一步，我们提供了一个亚阈值调节脉冲在我们的实验室通常设置为等于70％运动阈值15毫秒阈上测试脉冲前。这一调理在这段时间内的测试脉冲前交付的脉冲将增加，或促进，电机的振幅诱发电位无条件相同的强度比单一脉冲。为ES肌肉群的调节脉冲强度设置为观察到的子运动阈值的强度（40％或50％的刺激输出），并设置测试脉冲强度分运动阈值水平（80％至40％以上或刺激产出的^90％）8 。我们应该注意到，调节脉冲的强度可以根据这项研究的目的是多种多样的。同样，脉冲间隔可以改变肌肉和其相对位置的皮层而定。
10. 量化短间隔Intracortical抑制使用双脉冲TMS的：我们也使用双脉冲TMS的量化短间隔intracortical抑制^6,7（如图6日和7代表的FCR和ES肌肉的测量，分别） 。在这里，无论是FCR和ES的肌肉，程序是相同的测量两个脉冲之间的刺激间隔减少到3毫秒的异常intracortical便利的描述。在这段时间之前的测试脉冲发表这空调脉冲将减少，或抑制，电机的振幅诱发电位无条件相同的强度比单一脉冲。
11. 量化长区间Intracortical抑制使用双脉冲TMS：提供两个相同的阈上测试是由100毫秒分开的脉冲也可以用来评估长的时间间隔intracortical ^抑制 6,7 。在这种情况下，FCR的肌肉，第二个脉冲的运动诱发电位较小，或抑制更比第一（图8）相关，。我们以前没有量化intracortical抑制长的时间间隔在ES肌肉因超过受耐受关注。

2。代表性的成果：

以下提供一个阈上TMS脉冲，刺激肌肉应该表现出一个很容易观察到的肌电响应（MEP）的（图4-8所示）。尽管它应该刺激发作和环境保护部之间的延迟正在审议的肌肉群之间会有所不同，但FCR的一般是16-19毫秒（图6）和ES的是17-22毫秒（图7;应当指出，明确环境保护部在ES肌肉开始在一些学科更难以直观地识别）。应该指出，当测试的ES肌肉群的其他几个肌肉群也明显随之而来，极大地刺激（包括下肢homunculus一般在同一地区，这是代表肌肉）。在测量intracortical便利MEP波幅通常比单一无条件脉冲（F观察igure 6和7​​）。然而，这是我们的经验，肌肉群之间的变化与一些肌肉群 - 如FCR显示在很多科目只有轻微的便利程度的便利。对于短间隔和长间隔intracortical抑制测量MEP波幅下降一般是观察比较单一相同的强度（图6-8）无条件脉冲。

图1。TMS的基本机制。TMS线圈感应磁场，穿透头皮和运动皮层内引起涡流。此涡流能够刺激大脑内的神经元。图转载自麦克金尼和克拉克，按^14。

图2 T执行安装。 MS FCR的肌。请注意记录肌电（EMG）从前臂的信号，并在运动皮层的TMS的桨。我们一般也创纪录的肌肉力量，并使用电气周围神经刺激，以获得最大的复合肌纤维动作电位，因为这是在解释振幅值（例如，一个可以表达和MEP相对最大肌肉反应，而不是一个绝对有用mV值可大量皮下脂肪组织，如非生理因素）的影响。从下面的图转载：Clark等。 2008年^9月 ，克拉克等，2010年^6月 ，和麦克金尼等。 2010年^7。

图3。执行TMS上竖spinale肌肉的设置 。戈斯等重印图。 2011 ^8。

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图4的运动阈值测定的例子。肌电图的痕迹代表诱发电位（MEP）的反应逐渐增加刺激强度（作为刺激输出（SO）的百分比表示）的电机。请注意，在低强度（28-30％的SO）非常小的MEP引起（亚阈值），但在32％，所以一个MEP引起电机，达到阈值（通常作为一个PP幅度MEP定义> 50μV）。

图转载自麦克金尼和克拉克，按^14。

图5的TMS：在收缩运动诱发潜在的缄默期。当对象执行一个单一的刺激，适用于运动皮层的轻微收缩和缄默期。第一部分是缄默期由于脊髓抑制，而后者则部分是由于大脑皮层的抑制，特别是_GABA B受体。有没有达成共识的方式来量化的缄默期的持续时间，但我们的研究结果表明，无论是从刺激发作或MEP发病自愿的干扰肌电信号返回定义它^是最可靠的的15。
图从2011年¹⁶克拉克和快速和麦克金尼和克拉克，按¹⁴重印。

图6：在电机的变化引起的潜力大小的FCR肌肉的第i个成对的脉冲TMS的。测量短的时间间隔intracortical抑制（SICI）和intracortical便利（ICF）。要量化SICI和ICF的调节脉冲（CP）运动阈值以下，并测试脉冲（TP）的设置，以唤起人们之间的0.5-1 mV的MEP的。在很短的interstimulus间隔（例如，3毫秒）CP抑制比较只到TP（SICI）环境保护部，而在较长的interstimulus间隔（如15毫秒），它促进了环境保护部“（ICF）。

CP：调节脉冲，总磷：测试脉冲图重印Clark等，2010年^6月 ，麦克金尼等。。 2010 ^14，克拉克和快速，2011年¹⁶麦克金尼和克拉克，按^14。

图7。电机的变化诱发电位的ES肌肉配对脉冲TMS的大小。来自竖脊肌的肌肉和测量短的时间间隔intracortical抑制（SICI）和intracortical便利（ICF）的肌电图的痕迹的例子。
戈斯等图再版。 2011 ^8。

图8电机EVO的变化 。KED配对脉冲TMS的潜力大小。长间隔intracortical抑制的测量（LICI）。 LICI两个量化的测试脉冲刺激间隔100毫秒交付。第二MEP结果抑制比较第一MEP。
Clark等重印图，2010年^6月 ，麦克金尼等。 2010年⁷麦克金尼和克拉克，在出版社^14。

Discussion

这篇文章的总体目标是提供了我们的实验室，视觉帐户使用经颅磁刺激的科学家和临床医生。然而，除了提供这些实验的可视化，下面我们讨论执行TMS以这种方式时要考虑的基本问题，提供了一个简要介绍TMS的反应的生理，并讨论关于使用TMS的使用别人。

一般的问题要知道当执行条所述的TMS

在执行配对脉冲TMS的时需要注意的几个问题。例如，Magstim BiStim ²系统可能是最流行 ​​的TMS的设备提供了潜在的结合两个Magstim 200 ²台，并允许通过一个单一的刺激线圈的双脉冲刺激。然而，应该指出的是，当一个是唤起无条件脉冲的MEP最好是设置的MagStim单位之一“0％”，仍然表示反对关闭单位interpulse间隔（例如，100毫秒）。原因是，BiStim ²系统的单位之一，是不是summates Magstim刺激产生一个单一的高功率脉冲等于^单一 Magstim 200 2 113％的两个单脉冲。因此，当一个人使用的是无条件的脉冲引起正常化潜力的配对脉冲TMS的关键是测试脉冲强度不断在这方面举行。

问题要知道当执行TMS在竖脊肌的肌肉

ES肌肉群的TMS程序方面有提几个具体问题和限制。例如，在我们的协议中使用的脉冲强度不被表示的相对运动阈值。在单和双脉冲TMS的阑尾亩的研究scles电机阈值来定义一个相对较小的范围内（例如1-3％，刺激输出），它是常见的空调和测试脉冲表示相对于阈值水平（如，空调等于70％运动阈值的脉冲^）17。我们一般选择不执行额外的数量，将需要精确确定运动阈值的脉冲由于这种性质的协议。 TMS上肢肌肉是一般高度容忍，和有针对性的肢体段隔离抽搐反应。相反，TMS腰椎椎旁肌是相当少的容忍。我们曾报道，我们的精简协议是可以忍受的大部分科目（5〜10不能容忍的规模在0-10）的。同样，我们一般选择进一步限制直接刺激对顶点，允许记录双边反应ES肌肉群TMS脉冲的总数。这stimulatioñ网站已用于腰^18-22椎旁肌在以前的TMS的研究。但是，我们应该注意的顶点刺激可能不适合唤起腰MEP的最佳站点，最近的调查结果表明，引起对侧腰竖脊肌反应的最佳地点是位于1厘米的前壁和4 ^厘米的横向到顶点23 。最后，我们应该注意到，这是我们的经验，紧紧体位对腰椎生物力学/定位控制是获得可靠的TMS的数据，从ES肌肉群的关键。在我们的试点工作中，我们研究在许多不同姿势的职位的响应，但发现，我们最好的反应层次的，如在视频文章所示的主题。

单脉冲TMS的成果生理学

单脉冲TMS的，顾名思义，涉及到一个磁脉冲传递到大脑和录音和研究的Resultant肌电反应。该方法已被证明测试的整个神经肌肉道的完整性令人难以置信的有用。一般情况下使用这种方法来推断，如运动阈值的变量，运动诱发电位波幅，和缄默期时间，所有的神经肌肉系统的兴奋性的洞察力。虽然这种技术允许研究，以了解有关神经肌肉系统的一个很大也有一些缺点，将在本节中的地址。

被定义为唤起一个MEP在对侧肌肉群的利益，当单脉冲应用于运动^皮层 3所需的最低强度的运动阈值。已发现的“热点”（最大的MEP是观察位置）后，MT是慢慢增加直到MEP是可靠引起的运动皮层的脉冲强度决定的。在一般情况下，多数研究者定义休息肌肉的刺激强度的门槛，需要唤起MEP的峰-峰值幅度大于50μV50％的试验（例如，10次试验中^有 5 ）3。这个值也可以定义在收缩（“活跃吨”），如果感兴趣的是依赖于状态的措施。在这里，MT通常被定义为背景肌电活动的一定比例（如上述背景2X），或绝对幅度（例如，300μV）。休息吨是方向，密度和皮层神经元的电易感性的影响。因此，在休息吨的改变可以反映在各种水平[即神经膜，轴突电子性能，结构，到初级运动皮层兴奋性的预测数，或在^本地区24受体的上调的变化，因此代表^24,25锥体神经元的膜兴奋性的全球评估。的关于积极吨，减少运动阈值的自愿收缩结果比较与休息的条件下，这被认为是表明自愿电机驱动^{corticomuscular}通路26的幅度。

MEP波幅是另一种兴奋的指示测量结果。当TMS适用于运动皮层吨以上的强度，高频率的间接波（波）引起皮质^脊髓束27，这是由许多机制，包括神经递质（即glutatmate，GABA），神经递质调制修改（例如，乙酰胆碱，去甲肾上腺素，和多巴胺^）25，和皮质脊髓束细胞²⁸ corticomotoneuronal突触本身的实际功效接触interneurones展示一些活动依赖的^变化 29所有运作，影响的MEP幅度。因此，信号的幅度可以在BOT调制h的皮质和脊髓水平是很难分析出具体的地方，空间内的神经系统，改变已经发生或存在差别。 MEP的减少或增加的幅度可以指示内的神经肌肉系统的变化，可以与特定疾病^的进程3有关。评估通过单脉冲TMS的皮质兴奋性的另一种方法是通过一个招聘曲线（或输入输出曲线）的发展。在这里，刺激的强度正在逐步增加和由此产生的变化是在MEP波幅绘制。这条曲线表明，有一个需要运动阈值的神经元的核心小组，但也有额外的神经元可以吸收增加^的肌肉30。

从单脉冲TMS的另一种比较常见的结果是皮质的缄默期。传递过程中肌肉收缩的磁脉冲皮层评估沉默的时期。这个脉冲产生的特性MEP，如前面提到的恢复活动，表明皮质的抑制和通常称为皮质缄默期前的电气静止。虽然有一些争议的量化的沉默期³¹的最佳方法，它已被证明是一个有用的科学工具，了解生理机制与临床诊断^的潜力32-34。缄默期的生理机制是不能完全理解，但包括运动皮层和脊髓中的抑制。 （50-60 MS）的缄默期的第一部分是由于内部机制激活伦肖^细胞 3,35如脊髓，而后者的部分已被归因于皮层机制，特别是γ-氨基丁酸（ GABA） B型受体介导的抑制。这些生理基础的数据S是基于对调查结果，噻加宾，从突触裂成神经细胞，结果在缄默期缩短³⁵ GABA摄取抑制剂。因此，这些研究结果表明，运动皮层内GABA的堵塞导致降低抑制。虽然沉默的时期是一个有用的抑制的测量，它确实有一些缺陷。测量缄默期的最大的垮台是，如果发现变化的空间定位是难以确定，因为它包含了皮质和脊髓的组件。尽管本地化塑料改编或病变，无法使用此值，它仍然是一个良好的反射抑制神经肌肉道内。

配对脉冲TMS的成果生理学

单脉冲TMS的类似，双脉冲TMS可以用于确定神经肌肉系统的兴奋和抑制的属性。它们的主要区别配对和单脉冲技术，双脉冲实验通常被认为更精确地测量intracortical属性。评估的主要价值是短期intracortical抑制（SICI），长intracortical抑制（LICI），和intracortical便利（ICF）。在配对脉冲TMS的两个刺激运动皮层和刺激间隔和刺激的强度，将观察到的各种兴奋性和抑制反应而定。此外，双脉冲TMS可以用于研究纵裂抑制和便利使用类似的范式。

的热点和运动阈值后已经确定，SICI申请一个亚阈值脉冲（例如，低于阈值的70-95％），和2-4 ms后施加一个阈上脉冲引起。这种技术的优点是，首先刺激激活intracortical神经元，但不激活下运动神经元在脊髓线。观察抑制的平均金额是无条件^的 MEP 3的20-40％。多种药理研究的基础上，建议SICI底层机制是_GABA A介导的抑制。例如，政府_当局的GABA受体激动剂（例如，劳拉西泮）增加SICI和管理GABA的重摄取抑制剂（如噻加宾）减少^SICI 25 。 SICI在缄默期的单脉冲测量的优势，因为可以本地化的初级运动皮层的抑制水平。

ICF的测量几乎是相同的评估SICI的，除了刺激间隔较长（如10-25毫秒）。通过简单地增加inerstimulus间隔第二诱发的MEP是促进无条件的阈上刺激的MEP ³以上的20-30％，虽然这是我们的经验，便利程度之间respecti变化已经肌肉群正在研究。 ICF的增加易化和下降抑制的平衡或组合。药理研究观察N -甲基- D -天冬氨酸（NMDA）受体拮抗剂和_GABA A受体激动剂ICF的²⁵下降。这些结果表明，ICF是通过NMDA受体介导的谷氨酸便利，但这个过程是通过GABA的锻炼_一个抑制，表明SICI和ICF不是相互排斥的。

LICI intracortical抑制的另一个指标，但这一配对的脉冲范式SICI和ICF相比有两个主要区别。不仅是刺激间隔增加（如50-200毫秒），但两个脉冲阈上。 SICI，生理机制是通过GABA介导的，但LICI抑制被认为是发生主要是通过_GABA B受体而不是_GABA A受体抑制视为SICI。管理_，GABA B受体激动剂巴氯芬的药理研究，观察到在LICI的增加和减少SICI表明它们是由不同的受体介导的，而且是^相互关联的36。有人曾提出，从激活突触后_GABA B受体和SICI LICI增加从激活前synpatic _GABA B受体，减少释放的GABA ³⁶下降。因此，这些研究结果表明LICI和缄默期的后期部分是由类似的机制_，GABA B介导的。

我们使用TMS的比较和对比他人的

在这篇文章中我们已经证明了单个和成对的脉冲TMS的研究前臂和腰椎的肌肉，但是，我们应注意，许多科学家和临床医生（包括我们自己的小组）使用TMS研究其他肌肉的手，上臂，腿部等。因此，视觉呈现本只不过是TMS的研究中使用的方式方法，而不是全面概述了它的用途的一个例子。同样，TMS可以用来评估在这篇文章中提出的其他参数。其中有些是介绍和讨论如下。

纵裂促进和抑制：一个不同的应用程序的配对脉冲TMS的被应用到运动皮层，然后施加一个阈上刺激到对面的运动皮层，这让半球间相互作用的调查涉及一个阈下刺激。两个半球间的便利（IHF）和纵裂抑制（IHI公司）可以观察到，但IHI公司是一个更强的响应。 IHF不会有一个明确的协议或机制，但它一直在interstimulus间隔4-8 MS ⁴观察。 IHI公司可以引起广泛的interstimulus间隔（6 - 50ms的），而它是PArtially介导_GABA B。药理研究，管理_，GABA B受体激动剂巴氯芬，具体建议，更长的时间间隔_IHIs突触后^GABA B受体4介导的。在一般情况下，成对的脉冲技术可用于研究的变量的种类繁多，提供了洞察intracortical和纵裂的属性。

TMS的重复：重复TMS（RTMS）也可以用来研究人类神经肌肉系统。使用相同的基本实验单脉冲TMS的设置，但在一个固定强度的一系列刺激运动皮层和测量如MEP波幅和缄默期的变量的影响。 RTMS的参数可以被操纵，改变刺激的强度，频率，数量和长度。一般有两种类型的频率，高（> 1Hz的）或低（<1赫兹），这是两个类型Øf突触后，长期的^可塑性 37 。一般会发出高频脉冲间歇过一段时间（例如，在100赫兹100列车每10秒十次），而低频刺激持续时间近一个时期（例如，1Hz的20-30分钟^） 34 。当刺激重复施加皮层，结果在时间导致在皮层活动的变化大于一个^单脉冲38的总和。 RTMS已在临床情况下，将讨论进一步在临床应用部分的潜力很大。高，低频率的TMS的背后的生理机制不明确，但一般认为，以反映长期潜力（LTP）和长期抑郁（有限公司）分别。陈和他的同事的一项研究表明，在低频率（900 1赫兹的脉冲）在人类的RTMS MEP波幅的变化，运动阈值，并激发蔓延反映了DEPRession皮质兴奋^39。另一项研究使用高频RTMS（10列车20脉冲100HZ在1秒的间隔，10秒的时间间隔重复，或100在100Hz的脉冲间隔20秒3列车）诱导LTP的变化，观察大鼠海马直接与NMDA受体的活动^40。一般情况下，它被认为是NMDA受体的激活，突触后膜的去极化，增加细胞内钙离子浓度，GABA介导^LTP的34,39,40有限公司，但需要更多的研究来充分定义RTMS机制。

Cervicomedullary诱发电位。磁刺激在头部背面使用双锥形磁刺激可用于激活脊髓束，并唤起运动反应中的应用。在S感兴趣的科学家特别感兴趣的运动反应，通常称为cervicomedullary诱发电位（CMEPs），电机通路的egmental行为，因为他们有一个大的突触组成部分，因此可以用来测试α- ^motorneuron兴奋41。

征求CMEPs技术上具有挑战性，诱发反应幅度相对较小。在一般情况下，反应的最佳看到其中央部分超过或接近枕外隆凸尖和目前定向下调⁴¹线圈的定位。然而，在一些个人CMEP反应没有观察到最有可能由于解剖学上的差异造成有效的刺激没有被实现的磁脉冲强度衰减的距离平方根的限制。然而，适当的培训和技能，与执行cervicomedullary交界刺激经验丰富的实验室曾报道了高层次的一天到一天的可靠性 （R ⁼ 0.87 ）42。耦合两个系列磁刺激将使一个更强有力的整体脉冲，这可有利时，试图引起CMEPs。此外，使用自愿性收缩，增加α- motorneuron池的兴奋性，可以提高获得响应的概率。应该指出的cervicomedullary磁刺激是，虽然大大低于电刺激的痛苦，它激活的头部和颈部的肌肉和部分科目找到这方面的经验，不舒服。

皮质测绘 ，自1991年以来，TMS诱发的运动反应也被用于地图大脑功能直接刺激/响应方式，以前只在微创手术中可能^诱发大脑表面暴露43-45。皮质映射期间，在头皮上放置一个网格（例如，一个格子图案的泳帽），并决心在众多网站诱发的MEP振幅值绘制创建一个三维空间位置之间的代表性（x和Y轴）和MEP波幅（Z轴^）46。这些皮质地图提供三条信息：录得总面积在头皮上从环境保护部的目标肌肉，为肌肉的“热点”，和幅度加权重心（COG）的^47。焦炉煤气对应的TMS地图或头皮位置/地形大多数神经元可激活肌肉或一个动作，可能会或可能不相当于热点^46,48的中心。通常建议在COG的位置（内侧外侧或前后方向）的变化，证明损伤，自发恢复，或因^康复干预48,49大脑皮层的重组或可塑性。

这些皮层的地图，而有见地，需要谨慎地加以解释。虽然刺激协议是类似彭菲尔德使用的原则，我吨重要的是要认识到，使用这种技术创建的地图不比较精确地图创建使用intracortical微刺激^46,48。动物研究表明，个人皮质神经元支配几个运动神经元池，因此，不同的肌肉和皮质神经元支配特定的肌肉的分布是其他皮质神经元投射到不同^的肌肉组合50,51。这种缺乏刺激与TMS的精度皮质和脊髓预测重叠组合的马赛克somatotopy意味着多个肌肉会在头皮上的^矩阵 46点，提供一个单TMS脉冲响应。地图的用处可进一步混淆电极放置，允许串音，或在其他肌肉的同时诱发信号，干扰的特殊性和质量记录的^MEP的47。

“> 导通时间。中枢运动传导时间被定义为运动皮层和脊髓（运动根）刺激诱 ​​发的刺激诱 ​​发的MEP之间的延迟差，它是由减去脊髓刺激引起的潜在的延迟计算^3。皮质刺激当TMS线圈放置在颈后或腰骶部，磁脉冲刺激神经 ​​根，但不降^自己 3脊髓束，因此，中枢运动传导时间可能包括真实时间中枢运动传导，加上至少有一个在脊髓水平和时间从近端根椎间孔的突触延迟。

配对联想刺激配对的关联刺激（PAS）是一种技术，它涉及一个末梢神经的刺激，TMS的刺激和^运动皮层30,52。 “适用于定期间隔两个刺激，使他们在运动皮层的同步响应结果。根据间隔长度的刺激将促进或抑制对方^30,52。例如，刺激正中神经，然后在运动皮层25毫秒后的刺激促进彼此在一个长时程增强（LTP），如响应^30。相反，如果刺激间隔只有10毫秒的TMS刺激抑制外周神经刺激，造成一个长期抑郁（有限公司） ^响应 30 。由于这些反应，考绩制度经常被用来帮助模型大脑的可塑性。此外，使用NMDA受体拮抗剂的研究表明，在PAS LTP类型的反应可以被阻止，从而进一步支持其使用作为塑性^模型 52 。首席助理秘书长也有少数的临床应用，如中风康复，但目前尚未得到广泛应用^RTMS 52

临床应用价值 。 TMS也有临床实用诊断和治疗选定的神经肌肉条件。研究人员正在使用单个和成对的脉冲技术等技术，以进一步了解多种疾病的病理生理和许多人希望找到新的诊断标准。同样，TMS是在诊断过程中使用助手协助临床医生和研究人员演示类似的疾病之间的区分。最后，大量的研究重点是调查公用事业RTMS作为一种治疗策略。本节将讨论重点TMS特发性帕金森氏症，中风，肌张力障碍的主要，amytotrophic侧索硬化症（ALS），多发性硬化症（MS）的临床使用。

有各种单和配对脉冲TMS的值，有可能用于诊断的各种NEuromuscular障碍。每个神经肌肉疾病，具有鲜明的TMS的研究结果可能有助于进一步阐明病理生理学，诊断，并具有类似临床表现的差异障碍。虽然一直没有明确的结果，有TMS的潜力，以帮助区分帕金森条件（如帕金森氏症，corticobasal变性），小学和中学的肌张力^障碍 34 。同样，TMS有潜力，以帮助确定一些神经肌肉条件的预后结果。例如，一个良好的预后因素中风后的MEP在刺激时，受影响的^半球 33,52麻痹肢体的存在。一般情况下，做了大量的研究，仍然需要进行，以确定TMS在诊断过程中的效用，但目前的研究结果表明，它有潜力。

除了诊断的可能性，一个很大的衰减TION已考虑到RTMS作为一种潜在的治疗工具。研究最多的疾病之一，是帕金森氏病。一些研究发现，在统一帕金森病评定量表（UPDRS）改善后，在高频率的亚阈值RTMS ^电机皮质30,34。这些发现为在测量结果的15％至50％的改善，历时长达1 ^个月34。不幸的是，目前的研究尚无定论，因为有一个很大的可变性，在协议，使得它难以澄清的真正价值的RTMS作为一种^治疗方法3,32,34。少数研究调查了可喜的成果肌张力障碍RTMS的影响。这些研究大多采用1Hz的RTMS应用的初级运动皮层和改善症状，持续了几个小时的观察，以一个单一^的会议30,34,53个月后。虽然这些都是可喜的成果，需要更多的研究是CONDucted来证实这些发现和调查的多会话RTMS的潜力。

已经有几个RTMS在中风康复的方法。研究刺激，希望能促进恢复受影响的半球的受影响和不受影响的半球。在这些研究大多有显著改善残疾分数和整体的短期改善运动功能^{3,30,52,54。}最RTMS方法，规模较大，控制和长期的研究需要进行微调的协议，并确定治疗潜力。然而，在此作为一种治疗工具RTMS的简要回顾中表现出的承诺，认股权证需要这些大规模的研究，以评估其疗效。

结论

综上所述，在本文​​中，我们力求首先提供一个基本TMS的视觉帐户的程序，至少雇用我们的Laboratory。此外，我们还力求突出和讨论其他TMS的科研和临床使用，在它涉及到人的神经肌肉系统。 TMS是在成倍增长的普及，并希望继续研究新的用途和技术，将实施进一步了解我们的神经肌肉系统。

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Transcranial Magnetic Stimulator 2002 Transcranial Magnetic Stimulator Bi-Stim2 Figure-Eight 70-mm coil Double Cone Coil	Magstim	NA	TMS equipment (including coils)
Biodex System 4	Biodex	NA	Dynamometer
Biopac MP150 Data Acquisition System	Biopac Systems, Inc.	MP150WSW	A-D converter for EMG and force
AcqKnowledge 4.0 Data acquisition software	Biopac Systems, Inc.	ACK100W
Nikomed Trace 1 ECG electrodes	Nikomed	2015	EMG electrodes
Constant Current Stimulator	Digitimer Ltd.	DS7A	Peripheral nerve stimulator