任务态脑状态调控下重复经颅磁刺激（rTMS）通过神经振荡调节提升运动功能的作用机制研究

本文系统探讨了重复经颅磁刺激（rTMS）联合任务相关脑状态（TCBS）干预对运动皮层神经振荡的调控机制。通过多频段脑电（EEG）信号分析，研究揭示了θ-β/γ跨频耦合熵（CFCE）在调节运动性能中的关键作用，为运动障碍疾病（如帕金森病、卒中后功能障碍）的非侵入性神经调控治疗提供了新的动态耦合 biomarker 和理论依据。

　　

Highlight

Participants

本研究共纳入24名健康右利手受试者（16名男性，平均年龄23.5±1.2岁），其中2人因运动诱发电位（MEPs）阴性反应被排除。所有参与者均符合经颅磁刺激（TMS）安全指南标准，且未接受任何药物治疗。实验前均签署知情同意书。

Performance in behavioral tests

行为测试结果显示，干预后反应时间（RT）呈下降趋势：任务基线阶段（TASK）为240±23毫秒，干预后5分钟（TASK5）为231±22毫秒，干预后20分钟（TASK20）为231±19毫秒，但差异未达显著性（P> 0.05）（图2a）。运动表现准确率在干预后显著提升：TASK阶段为81±15%，TASK5阶段升至87±12%，TASK20阶段进一步达到89±8%。弗里德曼方差分析表明干预后运动性能改善具有统计学意义（P< 0.05）。

Discussion

本研究旨在探索rTMS联合任务相关脑状态（TCBS）干预的调控机制及其潜在生物标志物。非线性动力学分析方法（如熵指标）能有效捕捉信号中的细微变化，已成为重要的生物标志物筛选工具。本研究首次提出跨频耦合熵（CFCE）概念，并通过相位锁定值（PLV）、常规熵和耦合熵分析，揭示了θ-γ频段耦合动态特性在中央前额（FC）和中央顶叶（CP）皮层的特异性增强。这一发现为理解TCBS干预下神经网络的跨频协调机制提供了新视角，并对运动障碍疾病的临床神经调控策略具有指导意义。

Conclusion

本研究提出跨频耦合熵（CFCE）作为动态耦合量化指标，通过分析跨频耦合特性（CFCC）、频内动态特性（WFDC）及跨频耦合动态特性（CFCDC），深入揭示了TCBS干预的神经调控机制。结果表明，干预能显著提升受试者运动表现，并降低特定脑区（如ROI）的θ-α/β耦合强度。CFCDC方法成功提取了FC与CP皮层的θ-γ耦合动态特征，为运动相关疾病的TCBS治疗提供了理论依据与实践指导。