利用高分辨率经颅交流电刺激技术对下运动神经元的神经驱动进行在线调节

《Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation》：Online modulation of neural drive to lower motor neurons with high-definition transcranial alternating current stimulation (HD-tACS)

　　

摘要

背景

经颅交流电刺激（tACS）是一种非侵入性脑刺激技术，通过外部施加的正弦波电流来调节皮质神经元的活动。然而，目前尚不清楚tACS是否能够有效调控传入下运动神经元的共同信号。本研究旨在通过应用不同频率（11 Hz、21 Hz、40 Hz以及安慰剂组）和强度（1 mA、2 mA）的高清晰度tACS来填补这一研究空白。

材料与方法

15名健康的年轻人在接受高清晰度tACS刺激的最初60秒内，用指浅屈肌产生10%最大自主收缩力的等长力，持续100秒。同时，高清晰度表面肌电图信号被分解为运动单位动作电位序列。在60秒的tACS刺激期间，研究人员统计了运动单位的数量、动作电位幅度、放电频率以及运动单位间连接性。而在tACS刺激后的40秒内，则用于量化指浅屈肌运动区域与指浅屈肌本身的皮层-肌肉连接性。

结果

2 mA强度的tACS相比1 mA强度能显著增强δ波段（1–4 Hz）的运动单位连接性（p = 0.033）。此外，当以21 Hz频率、2 mA强度施加tACS时，δ波段和α波段的运动单位连接性均显著高于安慰剂组（δ波段：p = 0.003；α波段：p = 0.015）。不过，tACS刺激后皮层-肌肉连接性并未出现显著变化（p = 0.135）。

结论

21 Hz频率、2 mA强度的高清晰度tACS能够对传入下运动神经元的皮质脊髓通路实现实时调控。但60秒的实时tACS刺激可能不足以让这种调控效果在刺激结束后持续存在。