综述：基于经颅磁刺激的运动训练诱导的健康成人TMS衍生神经生理标志物和运动表现变化的评估：随机对照试验的系统综述和Meta分析

《Frontiers in Neurology》：Transcranial magnetic stimulation-based evaluation of exercise training-induced changes in TMS-derived neurophysiological markers and motor performance in healthy adults: a systematic review and meta-analysis of RCTs

　　

背景：经颅磁刺激（TMS）是一种成熟的无创技术，用于评估运动皮层和皮质脊髓功能，包括皮质脊髓兴奋性和皮质内抑制/易化。由于常用的TMS结果反映不同的神经生理机制，它们不应被解释为单一的“皮质可塑性”构念。结构化运动训练对这些TMS衍生标志物和健康成人运动表现的影响仍有待系统阐明。目的：本系统综述和Meta分析综合了随机对照试验（RCTs）的证据，以评估运动训练干预对健康成人TMS衍生神经生理标志物和运动表现的影响。方法：遵循PRISMA指南，研究人员对PubMed、Web of Science、Embase和Cochrane对照试验中心注册库进行了从建库至2025年12月31日的全面检索。纳入涉及健康成人（≥18岁）的RCTs，这些试验比较了结构化运动训练干预（如抗阻训练、有氧训练、技能训练、平衡训练或组合训练）与对照条件，并使用TMS评估神经生理结果。数据采用随机效应Meta分析合并，计算标准化均数差（Hedges' g）。检查了异质性、探索性亚组差异、敏感性和发表偏倚。结果：12项随机对照试验符合纳入标准。在这些研究中，TMS衍生神经生理标志物有14个效应量，运动表现结果有16个效应量。相应的分析样本为：TMS衍生标志物组137名运动组和136名对照组参与者，运动表现组154名运动组和152名对照组参与者。随机效应Meta分析显示，TMS衍生神经生理标志物（Hedges' g = 0.53；95% CI：0.10至0.95；p < 0.05）和运动表现（Hedges' g = 0.58；95% CI：0.23至0.93；p < 0.01）的合并效应具有统计学显著性。两种结果均观察到中度异质性（I²分别为64.8%和54.0%），且预测区间跨越零。探索性亚组分析提示干预持续时间和训练模式可能存在差异，但持续时间Meta回归不显著，且几个亚组的K值非常小。因此，这些亚组发现应被解释为假设生成性而非确认性。通过GRADE评估的证据确定性，在因偏倚风险、不一致性和可能的发表偏倚而降级后，两种结果均为中等。结论：运动训练干预可能改善健康成人的运动表现并调节TMS衍生神经生理标志物，但这些发现的确定性和普适性有限。TMS标志物的异质性、中等的研究间异质性、跨越零的预测区间、小的亚组规模、若干试验的低统计效力以及可能的小研究效应意味着合并结果不应被解释为统一或确定的效应。当前证据不足以确定任何特定训练持续时间或模式的优越性。需要更标准化、充分效力的RCTs来确认处方参数和长期效应。系统综述注册：https://www.crd.york.ac.uk/prospero/display_record.php?ID=CRD420261343170，标识符：CRD420261343170。

1 引言
经颅磁刺激（TMS）自1985年由Barker等人首次引入以来，已成为人类运动神经科学的关键技术。TMS通过向头皮施加短暂磁脉冲，诱发运动皮层和皮质脊髓通路的神经反应，可量化TMS衍生神经生理标志物，如运动诱发电位（MEP）振幅、静息运动阈值（RMT）、短间隔皮质内抑制（SICI）和皮质内易化（ICF）。这些测量提供关于皮质脊髓兴奋性、皮质内抑制/易化和运动皮层功能的互补而非可互换的信息。因此，在本综述中，这些结果被描述为TMS衍生神经生理标志物，而非单一的皮质可塑性构念。运动训练干预已知可改善运动表现，并可能影响中枢运动通路。不同类型的训练可能以不同方式影响TMS衍生标志物：抗阻训练可增加神经驱动并优化运动单位募集，这可能反映在皮质脊髓反应中；运动技能训练通过重复参与任务特异性感觉运动回路改善协调性和精确性；高强度间歇训练和组合训练也可能通过重复激活、感觉反馈和抗疲劳需求影响皮层和皮质脊髓功能。这些适应可能涉及兴奋性和抑制性过程的变化，两者之间的平衡对运动功能至关重要。尽管对运动、皮质兴奋性和运动表现进行了广泛研究，但仍存在重要空白：首先，不同运动训练模式对健康成人TMS衍生神经生理标志物的影响尚未系统比较；其次，由于参与者特征、训练方案、目标肌肉和TMS结果的差异，研究间存在显著异质性，限制了合并估计的稳定性和机制解释；第三，该领域许多试验样本量小，增加了不精确性和小研究效应的可能性。鉴于这些挑战，本研究旨在综合RCT证据，评估运动训练干预对健康成人TMS衍生神经生理标志物和运动表现的影响，并评估异质性、探索潜在调节因素，结合标志物特异性机制和研究层面局限性谨慎解释发现。范围声明：本综述定位于人类运动和系统神经科学，聚焦结构化运动训练如何与TMS衍生的运动皮层和皮质脊髓标志物及行为运动结果相关联。

2 研究方法
2.1 纳入与排除标准
资格标准根据PICOST框架定义，涵盖研究设计、参与者、干预措施、比较组、结果和时机。研究筛选由两名评审员独立进行，分歧通过讨论解决，必要时咨询第三名评审员。综述方案前瞻性注册于PROSPERO（CRD420261343170）。术语：本综述中，“运动训练干预”指具有明确模式、频率、强度和持续时间的计划性结构化重复运动方案，替代了较不精确的“周期性运动”。纳入标准包括：研究对象为年龄≥18岁、无神经、肌肉骨骼或精神疾病史的健康成人，无性别或训练背景限制；研究设计为随机对照试验（RCT）；干预措施为结构化运动训练干预，包括但不限于抗阻训练、有氧训练、技能训练、平衡训练和高强度间歇训练；研究使用TMS评估运动皮层或皮质脊髓功能的TMS衍生神经生理标志物；结局指标至少包括一个TMS衍生神经生理标志物或运动表现测量；文献提供可提取的定量数据。排除标准包括：研究对象包括患者、康复者、运动员、未成年或动物；干预措施非运动训练或描述不充分；研究未使用TMS评估神经生理标志物或未报告相关定量结果；研究非RCT；出版物为综述、会议摘要、评论、病例报告、重复发表或无法获取全文。

2.2 文献检索策略
系统检索PubMed、Web of Science、Embase和Cochrane对照试验中心注册库（CENTRAL），检索截至2025年12月31日的相关研究。检索策略结合医学主题词（MeSH）和自由词，围绕人群、干预、评估方法和结局四个领域构建。人群相关词包括“healthy adults”、“healthy individuals”、“healthy subjects”；干预相关词包括“exercise intervention”、“exercise training”、“structured exercise training”、“resistance training”、“strength training”、“aerobic training”、“motor skill training”、“high-intensity interval training”；评估相关词包括“transcranial magnetic stimulation”、“TMS”、“single-pulse TMS”、“paired-pulse TMS”；结局相关词包括“TMS-derived neurophysiological markers”、“cortical excitability”、“corticospinal excitability”、“motor evoked potential”、“resting motor threshold”、“short-interval intracortical inhibition”、“intracortical facilitation”、“motor performance”、“muscle strength”、“endurance”、“balance”。检索策略根据各数据库具体要求调整，使用布尔运算符“AND”和“OR”组合检索词。PubMed检索策略示例：("Healthy Volunteers"[Mesh] OR "healthy adults" OR "healthy individuals" OR "healthy subjects") AND ("Exercise"[Mesh] OR "Exercise Therapy"[Mesh] OR "exercise training" OR "physical training" OR "exercise intervention" OR "resistance training" OR "strength training" OR "aerobic training" OR "motor skill training" OR "high-intensity interval training" OR HIIT) AND ("Transcranial Magnetic Stimulation"[Mesh] OR "transcranial magnetic stimulation" OR TMS OR "single-pulse TMS" OR "paired-pulse TMS") AND ("cortical plasticity" OR "cortical excitability" OR "corticospinal excitability" OR "motor evoked potential" OR MEP OR "resting motor threshold" OR RMT OR "short-interval intracortical inhibition" OR SICI OR "intracortical facilitation" OR ICF OR "motor performance" OR "muscle strength" OR endurance OR balance OR "physical performance")。

2.3 文献筛选与数据提取
使用EndNote和Zotero进行文献导入和去重。两名评审员独立进行初筛和全文审查。初筛时根据标题和摘要排除明显不符合纳入标准的研究，随后审查全文以根据资格标准确定最终纳入。分歧通过讨论解决，必要时咨询第三名评审员。文献筛选过程使用校正的PRISMA 2020流程图呈现。数据提取由两名研究人员使用标准化表格独立进行，提取信息包括通讯作者、发表年份、期刊、实验组和对照组参与者特征（如年龄和性别）、干预类型、训练方案、比较组和结局测量。对于每个结局，提取干预后均值、标准差和样本量。若数据未在正文中报告，首先联系作者；必要时使用适当软件提取图形数据。

2.4 偏倚风险评估
使用Cochrane偏倚风险评估工具评估纳入研究的偏倚风险。评估涵盖五个领域（D1-D5），每个领域评为低风险、有一定风险或高风险。根据跨领域综合评估，为每项研究分配总体偏倚风险判断，用于指导结果解释和GRADE评估。

2.5 统计分析
使用R软件进行Meta分析，包括效应量合并、异质性检验、森林图、敏感性分析、可行时的Meta回归和发表偏倚评估。结局为连续变量且测量单位不同，因此计算校正小样本偏倚的标准化均数差（Hedges' g）及95%置信区间（95% CI）。由于纳入的TMS结果反映不同生理机制，合并的神经生理分析被标记为TMS衍生神经生理标志物的集合，而非单一皮质可塑性构念。考虑了特定指标的单独Meta分析，但单个TMS标志物的效应量数量不足以进行稳定的确认性估计。因此，所有亚组和调节变量分析均视为探索性，K值非常小的亚组仅解释为假设生成性。优先使用随机效应模型，因预期存在临床和方法学异质性。统计显著性设为P < 0.05。异质性通过I²评估，I² < 50%为低异质性，50% ≤ I² < 75%为中度异质性，I² ≥ 75%为高异质性。探索性亚组分析包括干预持续时间（≥4周 vs. <4周）、训练频率（≤3次/周 vs. >3次/周）和运动类型（力量训练、技能训练、组合训练）。可行时使用漏斗图和Egger检验评估可能的发表偏倚和小研究效应。

2.6 证据确定性评估
使用GRADE方法评估主要结局的证据确定性，考虑偏倚风险、不一致性、间接性、不精确性和发表偏倚。证据确定性分为高、中、低或极低。

3 结果
3.1 检索结果
数据库检索识别1077条记录。去除844条重复后，剩余233条记录进行标题和摘要筛选，其中162条被排除。71条数据库记录进行全文筛选，62条因图中所示原因被排除。其他方法检索识别8篇额外报告，其中4篇被检索和评估，3篇被排除。10项新研究被纳入，加上先前综述版本中识别的2项研究，最终综述纳入12项研究。校正的PRISMA 2020流程图如图1所示。

3.2 纳入研究的基本特征
共纳入12项随机对照试验，发表于2005年至2021年，均涉及健康成人。纳入研究的样本量普遍较小，干预组7-33名参与者，对照组7-12名参与者。大多数研究包括男性和女性参与者。干预措施主要包括抗阻训练、运动技能训练、平衡训练和组合训练，其中抗阻训练最常见。训练肌肉群主要包括腕屈肌、腕伸肌、肱二头肌、第一背侧骨间肌和下肢肌群。对照条件通常包括不训练、维持日常活动、坐位休息、非渐进性技能训练或进行相同动作但无外部负荷。干预持续时间从单次到6周不等，4周最常见。训练频率最常见为每周3次。结局测量分为两类：运动表现结局和TMS衍生神经生理标志物。运动表现结局包括一次最大重复（1RM）、最大自主收缩（MVC）、动态力量、运动表现评分、平衡表现和自主激活。TMS衍生标志物包括MEP振幅、最大MEP、运动阈值和SICI。这些标志物不被假设代表相同的生理机制。总体而言，干预类型和结局测量存在显著异质性，为谨慎的探索性亚组分析提供了基础。

3.3 偏倚风险评估结果
共评估12项研究的偏倚风险。两项研究被判断为总体低偏倚风险，六项为有一定风险，四项为高风险。这些分类描述偏倚风险判断而非总体方法学质量。大多数研究在D1和D4领域风险较低，对应随机化过程和结局测量。相比之下，D2、D3和D5更常被评为有一定风险或高风险，表明对偏离预期干预、缺失结局数据或选择性报告的担忧。这些偏倚风险担忧被纳入合并结果的解释和GRADE确定性评估。

3.4 运动训练干预对健康个体TMS衍生神经生理标志物影响的Meta分析结果
3.4.1 干预效应的总体效应量检验
共纳入12项RCT。TMS衍生神经生理标志物有14个效应量，涉及运动组137名和对照组136名参与者。异质性分析显示中度研究间异质性（τ² = 0.421，I² = 64.8%），因此应用随机效应模型。合并分析显示运动训练对TMS衍生神经生理标志物有统计学显著的聚合效应（Hedges' g = 0.53，95% CI：0.10至0.95），表明小到中等效应量。由于纳入的标志物反映不同机制，该结果应解释为合并TMS标志物效应，而非统一皮质可塑性的证据。95%预测区间范围为-0.82至1.87，跨越零，表明效应可能在未来类似研究中变化，因此应谨慎解释。
3.4.2 调节变量的探索性亚组分析
由于TMS衍生神经生理标志物的Meta分析包含超过10个效应量且显示中度异质性（I² = 64.8%），进行了探索性调节变量分析。使用线性和非线性Meta回归检验干预持续时间。线性回归系数为β = -0.31（p = 0.314）；非线性模型中，β₁ = -0.21（p = 0.884），β₂ = -0.01（p = 0.949），均未达统计学显著性，表明干预持续时间本身并非异质性的明确来源。探索性亚组分析总结于表3。某些层内合并估计达统计学显著性，但这些结果不应解释为较长持续时间、较高/较低频率或任何特定训练模式优越的证据。干预持续时间Meta回归不显著，若干亚组包含极少效应量（如K = 1-3），且组合训练亚组显示高异质性。因此，这些亚组模式应视为假设生成性而非确认性。

3.5 运动训练干预对健康个体运动表现影响的Meta分析结果
3.5.1 干预效应的总体效应量检验
共纳入12项RCT。运动表现结局有16个效应量，包括运动组154名和对照组152名参与者。观察到中度异质性（τ² = 0.273，I² = 54.0%），因此使用随机效应模型。合并效应表明运动训练干预与健康成人运动表现改善相关（Hedges' g = 0.58，95% CI：0.23至0.93），代表中等效应量。然而，95%预测区间范围为-0.50至1.66，跨越零，表明干预效应可能在未来研究中变化，应谨慎解释。
3.5.2 调节变量的探索性亚组分析
由于运动表现Meta分析包含超过10个效应量且显示中度异质性（I² = 54.0%），进行了探索性调节变量分析。以干预持续时间为调节变量进行线性Meta回归，系数为β = -0.22（p = 0.402）；非线性模型中，β₁ = -2.16（p = 0.089），β₂ = 0.24（p = 0.115），均未达统计学显著性，表明持续时间本身未解释观察到的异质性。探索性亚组分析总结于表4。亚组编码经重新检查后，K值明确为效应量数量而非不同研究，持续时间和运动类型行已校正，使每个调节变量总和为16个运动表现效应量。所得亚组模式仍为探索性。持续时间Meta回归不显著，某些亚组基于非常小的K值，若干估计值具有宽置信区间或中高度异质性。因此，亚组结果不应作为某一训练处方优越的确定性证据。

3.6 敏感性分析
为检验Meta分析结果的稳健性，进行了逐项剔除敏感性分析。TMS衍生神经生理标志物和运动表现的合并效应在依次排除单个研究后保持相同方向，表明无单一研究完全驱动总体估计。然而，敏感性稳定性不能消除与异质性、小样本或可能发表偏倚相关的担忧。

3.7 发表偏倚检验
为评估发表偏倚和小研究效应，首先基于所有效应量绘制漏斗图。将同一研究的多个效应量合并为研究水平独立效应量后，使用轮廓增强漏斗图和Egger回归检验。TMS衍生神经生理标志物和运动表现结局的漏斗图均显示不对称。Egger检验显示TMS衍生神经生理标志物结局截距为6.21（p = 0.030），运动表现结局截距为7.31（p = 0.010），提示可能存在小研究效应或发表偏倚。这些结果表明合并效应可能被高估，应谨慎解释。

3.8 GRADE证据确定性
GRADE