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关键词:磁共振、文献综述

在之前经颅磁的推文中,我们知道,经颅磁刺激可以诱皮质可塑性变化,这种变化可以持续到刺激结束后很长一段时间。如果我们想要测量TMS所引起的皮层效应,可以单纯运动皮层的反应。因此,目前已经有大量研究基于运动皮层的特点,观察其兴奋性或抑制性变化。

为了扩大神经调控前后可测量脑区的范围,越来越多的研究人员将神经调控技术与脑电(EEG)结合起来。脑电是兴奋性和抑制性突触后电位的总和,反映大脑皮层神经元的节律性活动,具有高时间分辨率,可以评估大脑神经元活动的动态变化。

所以,通过TMS-EEG的刺激响应特征,可以探索各脑区的功能,关联脑区间相互作用的因果关系,也可以根据异常的响应特征对神经、精神疾病进行诊断、治疗。

以下将对TMS-EEG各种形式的基本概念进行详细介绍。

01TMS诱发电位

TMS诱发电位(TEPs)是指将TMS作用于大脑给予脉冲刺激时引起的脑电电位变化,产生与TMS刺激脉冲时间点的复杂波形。

TEPs由潜伏期不同的波峰、波谷组成,一般持续300ms或更长时间。TEPs可以反映刺激后大脑皮层回路兴奋性和抑制性的变化,为刺激后大脑皮层兴奋性的变化提供可量化的生理指标。例如,当TMS刺激运动皮层(M1)时会在脑电上诱发出N15P30N45P55N100P180和N280成分。

研究认为,早期成分(N15-P30)反映了大脑皮层的兴奋性活动,并且与MEP幅值呈正相关其他成分(N45-N100)与皮层抑制性活动有关N45的产生由GABA-A受体激活介导的N100的产生则由GABA-B受体激活介导。

当然,在非运动区也有观察到类似潜伏期的脑电峰值,但是非运动区的峰值的来源及功能意义尚未完全探索清楚。

02TMS诱发神经振荡

脑电特定频段的神经振荡活动与大脑的活动状态和认知功能相关。

TMS诱发的神经振荡是指刺激后在刺激靶区脑电在特定节律的振荡,对刺激靶区神经振荡节律功能和意义评价。TMS刺激不同的脑区会产生不同频率的振荡,例如:刺激枕叶皮层会产生α频段振荡,刺激顶叶皮层会产生β频段振荡,刺激额叶皮层会产生高频β和γ频段振荡。

我们可以使用TMS-EEG的手段对健康和病理条件下的大脑的功能反应进行动态测量,同时这也为探索神经振荡产生的生理机制提供了指导。

在三个电极上分别测量出TMS诱发的神经振荡

03TMS-EEG的连通性研究

TMS-EEG具有高时间分辨率,能够同时记录到多个脑区的电生理数据,这样便可以对刺激响应在脑区间的传递过程进行评价。研究发现TEPs在大脑皮层的分布情况随时间变化,其刺激响应从刺激脑区向同侧和对侧大脑皮层传递。

通过将TMS分别施加在关联脑区或对刺激后的脑电构建脑网络,也可以研究脑区间相互作用的因果关系,揭示临床疾病中引起大脑功能损伤的异常连接。

TMS刺激后脑电地形图及溯源结果的时空特征可反映TMS诱发的皮质连通性

以上为TMS-EEG的简单概念介绍,接下来我们将收集整理在不同领域的相关案例,请大家多多关注后续推文。

参考文献:

[1] 李润泽、徐桂芝、杨硕. TMS-EEG在认知功能和临床应用研究综述[J]. 生命科学仪器, 2020, v.18(05):5-12.

[2] Chung, S. W., Rogasch, N. C., Hoy, K. E., & Fitzgerald, P. B. (2015). Measuring brain stimulation induced changes in cortical properties using TMS-EEG. Brain stimulation, 8(6), 1010-1020.

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