基于四脉冲刺激的运动皮层双向可塑性



研究目的:

本研究探讨了通过经颅磁四脉冲刺激(QPS)对下顶叶(IPL)进行刺激,是否可以诱导对运动皮层(M1)兴奋性的长期影响。另外,在本研究中还调查了这些影响是双向(兴奋和抑制)的还是单向的,以及这些影响是否对脉冲时间间隔(ISI)/刺激部位有依赖性。

研究方法:

被试:

28例健康志愿者(男性18例,女性10例)。

肌电记录:

选择右手第一骨间背侧(FDI)的表面放置电极,并记录肌电图。

选取M1:

QPS的刺激方式分为三种:ISI=5ms(QPS-5);ISI=50ms(QPS-50);假刺激。刺激频率为0.2Hz,刺激时间为30min,如图1。

 

图1  实验流程

QPS刺激持续30min。Baseline=QPS刺激之前的运动诱发电位,PRE=Baseline测试结束15min后的运动诱发电位,Post-0=QPS刺激结束0min的运动诱发电位,Post-30=QPS刺激结束30min的运动诱发电位,Post-60=QPS刺激结束60min的运动诱发电位。

实验计算每个时间点的运动诱发电位的振幅相对于基线的比率[(每个时间点的MEP振幅-基线MEP振幅)/基线MEP振幅*100]。

刺激区域选取:

共选取了四个部位:左侧边上回(SMG),左侧角回(AG),运动皮层(M1),对照大脑部位(S1),其中M1,S1的位置如图2A所示。SMG与AG的位置如图2B所示。

 

图2 

M1兴奋性测试:

在FDI记录到的运动诱发电位(MEP)振幅通过对10个MEP峰峰振幅求平均值而确定。

研究结果:

图3的A、E、I、M显示了当刺激对象为M1、S1、SMG、AG时的各时间节点的原始MEP数据;B-D、F-H、J-L、F-H分别显示了各QPS条件诱发的MEP平均比率。

 

图3

对于M1,刺激条件和时间具有显著主效应和互作效应,如图3B-D。

对于S1,无显著作用,如图3F-H。

对于SMG,刺激条件和时间具有显著主效应和相互作用,如图3J-L。

对于AG:刺激条件和时间互作效应不显著,如图3N-P。

研究结论:

在SMG处进行QPS刺激,无论ISI=5ms还是50ms,都抑制了M1的兴奋性;而在AG处进行QPS刺激,ISI=5ms时,增强了M1的兴奋性。本研究表明,应用于IPL的QPS刺激会使M1的兴奋性产生持久变化,即使在相同的刺激条件下,其结果也取决于IPL的刺激部位。大脑内存在IPL连接到M1的功能可区分的网络,通过对这些网络的调控,应该有可能通过与IPL的连接而无创地在M1中诱导功能可塑性。

 参考文献:

B, F. K. A. , A, E. S. , B, M. O. A. , & C, T. N. . (2020). Region-dependent bidirectional plasticity in m1 following quadripulse transcranial magnetic stimulation in the inferior parietal cortex. Brain Stimulation, 13( 2), 310-317.