EMG触发神经肌肉电刺激与阳极经颅直流电刺激联合对皮层和行为结局指标的影响：同侧与对侧阳极刺激的作用

《Brain Research》：Concurrent effects of EMG-triggered NMES and anodal tDCS on cortical and behavioural outcome measures: The role of ipsilateral versus contralateral anodal stimulation

　　

目的：神经调控干预措施越来越多地被用于增强神经可塑性和运动表现。肌电图触发神经肌肉电刺激（EMG-triggered NMES）和阳极经颅直流电刺激（a-tDCS）分别靶向运动系统的外周和皮层成分；然而，它们联合应用的效果尚不清楚。本研究检验了联合EMG-triggered NMES和施加于同侧或对侧初级运动皮层（M1）的a-tDCS是否差异性地调节皮质脊髓兴奋性（CSE）和运动表现。
方法：20名健康成年人参加了一项随机、平衡、交叉研究，包括三个实验条件：（1）EMG-triggered NMES + 对侧a-tDCS，（2）EMG-triggered NMES + 同侧a-tDCS，（3）EMG-triggered NMES + 假a-tDCS。主要结局指标为CSE，次要结局指标包括短间隔皮质内抑制（SICI）、长间隔皮质内抑制（LICI）、皮质内易化（ICF）、最大随意收缩（MVC_EMG）以及选择反应时任务（CRTT）的表现。
结果：在EMG-triggered NMES + 对侧a-tDCS（p < 0.001）和假a-tDCS（p < 0.001）后，CSE显著增加，但在同侧a-tDCS后无显著变化（P = 0.806）。EMG-triggered NMES + 对侧a-tDCS增加了ICF（P = 0.038）并降低了SICI（P = 0.029）和LICI（P = 0.05）。相反，在EMG-triggered NMES + 同侧a-tDCS后，MVC（P = 0.021）和CRTT（P = 0.035）增加，且MVC与其他条件相比有显著差异（P = 0.001）。
结论：EMG-triggered NMES与对侧刺激联合可增强CSE，而同侧刺激则在不改变对侧CSE的情况下改善行为结局。这些发现表明CSE变化与行为表现之间存在分离，提示行为改善可能反映了本研究测量指标未捕捉到的神经过程。

**论文解读：EMG触发神经肌肉电刺激与阳极经颅直流电刺激联合对皮层和行为指标的影响**

**研究背景与问题**
神经可塑性是神经系统损伤后运动功能恢复的核心机制，康复策略旨在通过促进神经可塑性来优化运动结局。肌电图触发神经肌肉电刺激（EMG-triggered NMES）通过主动肌肉收缩触发外周电刺激，结合传入反馈增强感觉运动整合，已被证实可提高皮质脊髓兴奋性（CSE）。阳极经颅直流电刺激（a-tDCS）则通过去极化直接调节皮层兴奋性，常与运动训练联合以增强疗效。然而，这两种干预措施同时应用时的交互效应尚不清楚，且针对同侧与对侧初级运动皮层（M1）的a-tDCS联合EMG-triggered NMES的效果差异缺乏直接比较。既往研究提示，对侧M1在单侧运动中起主导作用，但同侧M1也参与运动控制与学习，跨胼胝体通路可能发挥协同或抑制效应。因此，本研究旨在探究联合EMG-triggered NMES与同侧或对侧a-tDCS对健康成年人的CSE、皮质内兴奋性及运动行为指标的差异化影响，为后续临床转化提供依据。该论文发表在《Brain Research》。

**研究设计与方法**
研究人员采用单盲、随机、平衡交叉设计，纳入20名健康成年人（9女11男，平均年龄27.50±8.01岁），均来自澳大利亚莫纳什大学，无神经系统、心理或神经肌肉疾病史，无经颅磁刺激（TMS）、tDCS或EMG-triggered NMES禁忌症。每名参与者完成3次实验，间隔至少48小时，条件为：（1）EMG-triggered NMES + 对侧a-tDCS（阳极置于对侧M1，阴极置于对侧眶上区）；（2）EMG-triggered NMES + 同侧a-tDCS（阳极置于同侧M1，阴极置于对侧眶上区）；（3）EMG-triggered NMES + 假a-tDCS（电极放置同活性条件，但仅30秒斜坡刺激）。主要技术方法包括：TMS单脉冲评估CSE（以120%静息运动阈值刺激记录25次运动诱发电位振幅）、配对脉冲评估短间隔皮质内抑制（SICI）、长间隔皮质内抑制（LICI）和皮质内易化（ICF）；表面肌电图记录最大随意收缩（MVC_EMG，以腕伸肌EMG振幅为指标）；选择反应时任务（CRTT，120次试次，通过PsyToolkit软件记录反应时间和错误率）。所有数据采用线性混合模型（LMM）分析，以时间、干预及其交互作用为固定效应，受试者为随机效应，Bonferroni校正进行事后比较。

**研究结果**
**3.1 对CSE的影响**：LMM显示时间主效应显著（F(1,95.001)=21.013，p=0.001）。事后分析表明，EMG-triggered NMES + 对侧a-tDCS（p<0.001，d=0.79）和EMG-triggered NMES + 假a-tDCS（p<0.001，d=0.91）后CSE显著增加，而EMG-triggered NMES + 同侧a-tDCS后无变化（p=0.806，d=0.05）。时间×干预交互作用显著（F(2,95.001)=4.390，p=0.015），同侧a-tDCS条件CSE增幅显著小于对侧（p=0.011，d=0.66）和假刺激（p=0.014，d=0.64）条件。敏感性分析支持该结果（p=0.005）。
**3.2 对ICF的影响**：LMM显示时间主效应边际显著（F(1,95.005)=3.943，p=0.050）。事后分析显示，仅EMG-triggered NMES + 对侧a-tDCS后ICF显著增加（p=0.038，d=0.47），但时间×干预交互作用不显著（p=0.499），敏感性分析无显著组间差异（p=0.286）。
**3.3 对SICI的影响**：时间主效应显著（F(1,95.004)=4.913，p=0.029）。事后分析显示，仅EMG-triggered NMES + 对侧a-tDCS后SICI增加（p=0.029，d=0.49），但交互作用不显著（p=0.379），敏感性分析无显著组间差异（p=0.271）。
**3.4 对LICI的影响**：时间主效应显著（F(1,95.000)=4.839，p=0.030）。事后分析显示，仅EMG-triggered NMES + 对侧a-tDCS后LICI增加（p=0.050，d=0.44），但交互作用不显著（p=0.635），敏感性分析无显著组间差异（p=0.453）。
**3.5 对CRTT的影响**：时间主效应显著（F(1,95.003)=6.522，p=0.012）。事后分析显示，仅EMG-triggered NMES + 同侧a-tDCS后反应时间显著缩短（p=0.035，d=-0.47），但交互作用不显著（p=0.390），错误率无显著变化（p=0.483），敏感性分析无显著组间差异（p=0.273）。
**3.6 对MVC_EMG的影响**：时间主效应不显著（p=0.682），但时间×干预交互作用显著（F(2,95.012)=5.026，p=0.008）。事后分析显示，仅EMG-triggered NMES + 同侧a-tDCS后MVC_EMG显著增加（p=0.021，d=0.52），且增幅显著大于对侧a-tDCS（p=0.001，d=-0.98）和假a-tDCS（p=0.001，d=1.01）条件。敏感性分析支持该结果（p<0.001）。

**讨论与结论**
讨论部分指出，EMG-triggered NMES联合对侧a-tDCS显著增强CSE，但联合假刺激也产生类似增幅，提示对侧a-tDCS的附加效应有限，可能因EMG-triggered NMES本身已产生强兴奋性驱动；而联合同侧a-tDCS未改变对侧CSE，推测与跨胼胝体抑制有关。对ICF、SICI和LICI的调节仅在对侧a-tDCS条件下显著，表明对侧刺激可能更倾向于影响皮质内兴奋-抑制平衡。行为学方面，同侧a-tDCS显著改善CRTT反应时和MVC_EMG，而CSE无变化，表明CSE与行为表现存在分离，行为改善可能源于同侧皮层或皮层下通路的参与，而非单纯对侧CSE变化。这一发现挑战了传统以增强对侧CSE为目标的康复策略，提示保留或激活同侧M1可能对功能恢复具有额外价值。研究结论原文为：本研究证明，联合EMG触发神经肌肉电刺激（EMG-triggered NMES）和阳极经颅直流电刺激（a-tDCS）产生依赖于半球的不同神经调控效应。对侧刺激导致皮质脊髓兴奋性（CSE）和皮质内易化（ICF）增加，同时抑制减少；而同侧刺激则与运动行为改善相关。这些发现表明，功能改善可在对侧CSE无同步变化的情况下发生，并强调了在设计刺激方案时选择a-tDCS靶点的重要性。总体而言，结果突出了同侧初级运动皮层（M1）作为潜在靶点的作用，值得进一步研究其在提升运动表现中的可能角色。