经颅磁刺激间隔时间对多肌肉运动皮层映射的影响机制研究

本研究针对经颅磁刺激(TMS)中关键参数——刺激间隔时间(ISI)对运动皮层映射结果的影响这一被忽视的问题，通过系统研究1.5-41秒ISI范围对多肌肉nTMS运动映射的影响，发现ISI与运动诱发电位(MEP)振幅及肌肉皮层表征(MCR)面积存在正相关关系，为TMS运动映射标准化提供了重要依据。

　　

在神经科学和临床医学领域，经颅磁刺激(TMS)作为一种非侵入性脑调控技术，已成为研究大脑功能和治疗神经系统疾病的重要工具。然而，这项技术的标准化应用仍存在诸多未解之谜——其中最关键却最常被忽视的参数之一，就是刺激间隔时间(ISI)。虽然ISI在重复性TMS(rTMS)和配对脉冲TMS研究中已被证实对神经调控效果具有决定性影响，但在单脉冲TMS运动皮层映射领域，关于ISI最佳时长的争论持续了十余年仍未达成共识。这种标准化的缺失导致不同研究结果难以比较，更可能影响临床诊断的准确性。

马克斯·普朗克人类认知与脑科学研究所(德国)与俄罗斯高等经济大学的研究团队在《Brain Topography》发表的最新研究，首次系统探究了1.5-41秒宽范围ISI对多肌肉导航TMS(nTMS)运动映射的影响。这项研究不仅填补了方法学空白，更为机器人辅助TMS等新兴技术的参数设置提供了关键依据。

研究采用多中心协作模式，26名健康男性志愿者接受了为期两周的四次nTMS运动映射测试。技术核心在于：1)使用MRI导航的eXimia系统进行精准定位；2)同步记录五块上肢肌肉(APB、ADM、FDI、EDC和BB)的肌电图(EMG)；3)通过TMSmap软件构建肌肉皮层表征(MCR)；4)创新性地分析ISI与MEP振幅、MCR面积的动态关系。

ISI与MEP振幅的关系

研究发现，在所有测试肌肉中，ISI与MEP振幅呈显著正相关（β=0.07-0.13）。特别值得注意的是，即使排除短于5秒的ISI（占总试验14%），APB和ADM肌肉仍保持这种关联。通过主成分分析去除肌肉特异性效应后，这种关系依然存在（r=0.10）。这表明ISI对皮层兴奋性的影响可能超越局部肌肉表征差异，反映了更广泛的神经生理机制。

ISI与MCR面积的关联

研究首次证实，中位ISI与MCR面积存在中度正相关（r=0.34-0.62）。即使在控制刺激点间距和总刺激数等混杂因素后，EDC肌肉在最终测试阶段仍保持显著相关性（r=0.45）。这一发现挑战了传统认为5秒以上ISI"安全"的假设，提示更长ISI可能通过累积效应扩大皮层表征面积。

映射程序参数的干扰效应

研究团队精细量化了三个潜在干扰因素：1)刺激点间距与ISI呈正相关（R²=0.10）；2)刺激总数与中位ISI在后期阶段显著相关（r=0.60-0.62）；3)实验后期ISI呈现延长趋势。这些发现强调了标准化报告TMS程序参数的必要性。

讨论部分指出，ISI影响MEP的可能机制包括：1)类似低频rTMS的长期抑制效应；2)星形胶质细胞钙信号激活；3)刺激后脑血流动力学变化。特别值得注意的是，研究观察到ISI效应持续至41秒，这远超过传统认为的5秒"安全窗口"，为理解TMS后效应持续时间提供了新视角。

这项研究的临床意义在于：1)建立了ISI报告的标准框架，增强研究间可比性；2)为机器人TMS和多焦点TMS等新技术参数优化提供依据；3)提示在康复训练等长期干预研究中需严格控制ISI变异。正如作者Anastasiia Asmolova和Anastasiia Sukmanova强调的，未来研究应拓展至更广泛人群，并探索ISI与神经可塑性间的深层关联。

该成果标志着TMS方法学的重要进步，其提出的"ISI效应"概念将促使研究者重新审视传统映射方案。随着脑机接口和精准医疗的发展，这种对基础参数的深入理解，将为个性化神经调控开辟新路径。