光泵磁力计揭示初级体感皮层振荡与诱发神经反应的动态门控机制

研究人员利用128通道全头光泵磁力计（OPM）系统，通过配对脉冲正中神经刺激范式，首次在31名健康成人中解析了体感门控（SG）的时空动态特征。研究发现初级体感皮层在γ波段（30-75 Hz）和θ波段（4-8 Hz）均存在显著门控效应（S2响应减弱9-41%），同时时间域响应振幅降低12-17%。该研究克服了传统超导量子干涉设备（SQUID）MEG的运动限制，为临床人群和发育研究提供了新工具，成果发表于《NeuroImage》。

　　

大脑如何过滤冗余感觉信息以优化资源分配？这一核心问题涉及体感门控（Sensory Gating, SG）机制——通过抑制重复刺激的神经响应来防止信息过载。传统超导量子干涉设备（SQUID）脑磁图（MEG）虽能捕捉SG的神经活动，但其固定头盔设计和严苛运动限制阻碍了在儿童、患者等特殊人群中的应用。美国Boys Town国家研究医院（Boys Town National Research Hospital）的研究团队利用新兴的光泵磁力计（Optically-Pumped Magnetometry, OPM）技术，通过可定制头盔和运动耐受性设计，为这一领域带来突破。

研究采用128通道全头OPM系统，对31名健康成人实施配对脉冲正中神经刺激（间隔500 ms），结合时间-频率分析和波束成形（beamforming）源定位技术。关键方法包括：1）使用QuSpin第三代传感器采集神经磁信号；2）基于动态相干源成像（DICS）和标准化低分辨率电磁断层扫描（sLORETA）进行源重建；3）通过聚类置换检验确定显著响应窗口。

振荡与虚拟传感器分析
在γ波段（30-75 Hz），初级体感皮层对第二刺激（S2）的峰值功率较第一刺激（S1）降低12.05%（p=0.004），平均功率降低9.12%（p=0.017）。θ波段（4-8 Hz）门控效应更显著，峰值和平均功率分别下降37.42%和41.42%（均p<0.001），而α波段未现差异。

时间域（诱发）分析
sLORETA重建显示，S2在20-180 ms时间窗的峰值和平均响应振幅较S1分别降低12.28%（p<0.004）和16.78%（p<0.001），证实了相位锁定响应的门控效应。

该研究首次通过OPM系统量化了体感门控的多频段神经特征，其高空间精度（4 mm³分辨率）和运动耐受性为探索神经发育疾病（如自闭症、脑瘫）和退行性疾病（如帕金森病）的感官处理缺陷提供了新途径。团队特别指出，OPM可适配婴幼儿头围的特性将推动发育神经科学的研究。未来需验证该技术在注意力调控和高阶认知任务中的应用，并探索模板MRI替代个体MRI的可行性以提升临床适用性。论文发表于《NeuroImage》，数据将通过COINS平台公开共享。