经皮脊髓电刺激调控下肢肌肉抑制与易化环路的机制研究及其与H反射的比较

这篇研究通过对比经皮脊髓电刺激（tSCS）诱发的脊髓诱发电位（TEP）与周围神经刺激（PTNS）诱发的H反射，系统评估了两种方法在探索脊髓抑制性（D1/D2）和易化性（HF）环路中的敏感性。结果表明，TEP与H反射对拮抗肌（胫骨前肌TA）和协同肌（股外侧肌VL）的调控模式高度一致，且tSCS可同步记录多肌群反应，为脊髓环路研究提供了新工具。

　　

研究背景

经皮脊髓电刺激（tSCS）作为一种非侵入性技术，近年来在神经疾病临床应用中崭露头角。该技术通过在腰椎（L1-L2）水平施加电刺激，可同时诱发下肢多块肌肉的脊髓诱发电位（TEP），其机制涉及感觉传入纤维和运动轴突的混合激活。传统H反射虽被广泛用于评估脊髓环路，但存在肌肉选择受限（如股四头肌记录困难）和单肌群检测的局限性。本研究首次系统比较了tSCS-TEP与H反射在抑制性（D₁/D₂）和易化性（HF）脊髓环路中的响应特性。

方法学创新

研究纳入20名健康受试者，通过配对脉冲刺激设计：

1. 抑制实验：以腓总神经刺激为条件刺激，评估比目鱼肌（SOL）TEP和H反射在1-200 ms间隔（ISI）的抑制效应；

2. 易化实验：以股神经刺激为条件刺激，分析-10至-1 ms ISI的易化效应。

   关键创新点包括：

   • 通过调整tSCS电极位置（L1-L2）和强度（80% H_max），确保SOL-TEP主要源于Ia传入激活；

   • 采用后激活抑制现象验证tSCS的传入纤维选择性；

   • 引入z-score标准化多肌群TEP数据，实现跨肌肉比较。

核心发现

1. 抑制环路一致性：

   • D₁抑制中，SOL-TEP与H反射在所有ISI均显著降低（p<0.001），且两者抑制程度呈强相关（r_rm=0.61）；

   • D₂抑制在100/200 ms ISI显著，TA-TEP早期易化（11-15 ms）与后期抑制（110-210 ms）形成"钟形曲线"，提示时间依赖性调控。

2. 易化环路相似性：

   • HF在-4/-6 ms ISI对两种反射均产生显著易化（p<0.05），但TEP整体幅度低于H反射（p=0.005），可能与VL运动轴突的额外激活有关。

3. 多肌群协同调控：

   • 拮抗肌TA的TEP易化程度与SOL抑制呈负相关（r_rm=-0.20），而协同肌VL的TEP易化与SOL正相关（r_rm=0.30）；

   • 对侧肢体肌肉TEP无显著变化，证实刺激条件稳定性。

临床价值

该研究证实tSCS-TEP能替代H反射用于脊髓环路评估，其优势在于：

1. 多靶点检测：同步记录SOL、TA、VL等肌肉反应，揭示环路交互作用；

2. 动态监控：通过条件肌TEP变化实时验证刺激有效性；

3. 转化潜力：为脊髓损伤、脑卒中后运动功能重建的神经调控提供新评估工具。

未来方向

需进一步探索tSCS参数（如频率、波形）对环路特异性的影响，并在病理模型中验证其敏感性。这一技术有望成为解析人类脊髓运动控制机制的重要窗口。