自发脑电震荡可预测皮质脊髓兴奋性丨NS5000应用分享

  • 发布日期:2021-12-30
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  • 来源:依瑞德集团

经颅磁刺激(TMS)在临床上有着广泛的应用,通过TMS确定神经振荡和皮质脊髓兴奋性也越来越受到人们的关注。既往研究表明,皮质脊髓兴奋性受感觉运动区脑振荡的影响,但目前尚不清楚大脑网络活动是否与皮质脊髓兴奋性有关。


广州市第一人民医院兰月教授团队联合国内多家单位利用依瑞德集团的臻品系列NS5000成对脉冲磁刺激仪探讨了这个问题,并将研究结果发表于《frontiers in Neuroscience》(IF=5.152)。


研究详情如下:


研究方法
① 受试者
共有32名受试者纳入本研究(平均年龄:21.53±1.46,7名男性),均为大学生。研究对象未服用精神药物,无中枢神经系统疾病史或头部外伤史,有TMS禁忌症的个体被排除在外。

实验前,要求参与者获得足够的睡眠,以在实验过程中保持良好的精神状态。


② 脑电图采集与处理

应用TMS前记录静息态脑电图,保持房间安静。参与者坐在舒适的椅子上,闭着眼睛记录静息脑电图10分钟,过程中保持清醒。


③ TMS干预
EEG采集后立即记录静息运动阈值(RMT)和活动运动阈值(AMT),使用NS5000成对脉冲磁刺激仪(中国武汉,依瑞德集团)以及8字形线圈,参与者保持坐姿,身体放松。线圈放置在右侧M1区,与头皮相切。

依瑞德集团研发的NS5000成对脉冲磁刺激仪


将单个TMS脉冲应用于M1区域,用表面肌电图记录左侧第一背侧骨间肌(FDI)的运动诱发电位(MEPs)。

此外,使用神经导航系统记录第一背侧骨间肌热点,以确保线圈在整个实验过程中不会偏离刺激目标。


统计分析

为了确认自发性脑电图振荡与皮质脊髓兴奋性之间的关系,使用最小绝对收缩和选择算子(LASSO)识别显著特征,并对这些特征进行相关性分析。


使用SPSS 25.0进行统计分析。对所有变量进行Shapiro-Wilk正态性检验,对正态分布的变量进行Pearson相关分析,否则进行Spearman相关分析,P<0.05被认为具有统计学意义。


研究结果

RMT范围为21%-73%机器最大输出强度(MSO),均值为46.25% MSO [SD=13.579];AMT范围为12%-57% MSO,均值为32.31% MSO [SD=11.183]。


脑电图结果见表1:


利用最小绝对收缩和选择算子建立脑电参数的回归模型来预测RMT,最小λ为1.548,确定了8个潜在的预测因子;在用于预测AMT的模型中,最小λ为1.844。


Theta频段的整体效率与RMT呈正相关,感觉运动区Alpha2振荡的功率与RMT和AMT呈负相关,Beta1和RMT之间的相关性强度没有达到统计学水平。


地形图显示了alpha2振荡和beta1振荡的功率。散点图显示了脑电图(EEG)振荡与运动阈值(B,C,E,F)之间的相关性。Alpha2与RMT、AMT均呈显著负相关。



研究结论

本研究创新性地从功能网络的角度探讨了大脑活动与皮质脊髓兴奋性之间的关系。


感觉运动区功率谱与皮质脊髓兴奋性之间相关的脑电自发振荡,反映了神经元膜电位的节律性变化,从而反映了潜在神经细胞组件的当前兴奋性-抑制性平衡。许多研究支持Alpha节律反映大脑皮质兴奋性的观点。


此研究表明,自发脑电震荡可预测皮质脊髓兴奋性。所以,从神经生理学的角度理解TMS的机制至关重要,TMS对皮质的作用依赖于局部神经元的活动和全局网络的活动


这为揭示TMS对神经电活动的调节作用提供了重要的基础,EEG的网络分析可以为研究大脑对TMS的反应提供有益的补充。




广州市第一人民医院康复医学科


国家级康复医学住院医师培训基地,华南理工大学博士硕士培养点。暨南大学康复医学专业博士培养点,承担广州市“老年衰弱与神经康复”重点实验室建设。康复医学科近年来科研成果斐然,获得9项国家自然科学基金,2项国家重点研发计划子课题及多项广东省公益研究与能力建设重点项目、广州市产学研协同创新重大项目资助。


多年来,康复医学科全面开展经颅磁刺激的临床应用与机制研究,在经颅磁刺激精准靶向治疗及脑可塑性等研究方面成果颇丰,发表国内外核心期刊多篇。目前,“经颅磁刺激治疗运动认知”已经发展成为科室重点特色项目,获得病患一致认可和好评。



参考文献:

Cai Guiyuan,Wu Manfeng,Ding Qian et al. The Corticospinal Excitability Can Be Predicted by Spontaneous Electroencephalography Oscillations.[J] .Front Neurosci, 2021, 15: 722231.


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