同时进行的θ-γ频段经颅交流电刺激与重复经颅磁刺激对初级运动皮层可塑性的影响

《Neuromodulation: Technology at the Neural Interface》：Influence of concurrent theta-gamma transcranial alternating current stimulation and repetitive transcranial magnetic stimulation on primary motor cortex plasticity

　　

Amy C. Meadows|Wei-Yeh Liao|John Cirillo|George M. Opie|John G. Semmler

澳大利亚阿德莱德大学药学与生物医学科学学院生理学系，阿德莱德

摘要

目的

采用结合了θ波和γ波的波形进行经颅交流电刺激可提升人类的运动表现，但其对初级运动皮层可塑性的影响尚不清楚。本研究探讨了同时应用γ-θ波经颅交流电刺激与重复配对脉冲经颅磁刺激对初级运动皮层兴奋性及可塑性的影响。

材料与方法

22名健康的年轻成年人完成了四组实验，实验中在初级运动皮层区域同时施加经颅交流电刺激与重复配对脉冲经颅磁刺激。在经颅交流电刺激过程中，会施加15分钟的重复配对脉冲经颅磁刺激，刺激间隔为1.5毫秒；所用脉冲波形包括嵌套在6赫兹θ波载波峰值处的75赫兹γ波脉冲（TGP）、嵌套在波谷处的γ波脉冲（TGT）、单独的θ波脉冲（TP），以及无刺激组（开始和结束时各10秒的渐变过程）。在重复配对脉冲经颅磁刺激干预前后，还会分别施加单脉冲经颅磁刺激和配对脉冲经颅磁刺激，以此检测运动诱发电位幅度、短间隔皮层内抑制效应以及短间隔皮层内易化效应。

结果

在重复配对脉冲经颅磁刺激过程中，配对脉冲诱发的运动诱发电位幅度会出现上升，这种即时效应在主动型经颅交流电刺激组中更为明显（TGP、TGT、TP组，所有P值均小于0.045），而在无刺激组中则没有这种变化（所有P值均大于0.222）。不过在非即时反应检测中，干预后单脉冲诱发的运动诱发电位幅度以及短间隔皮层内易化效应都会上升，而短间隔皮层内抑制效应则会下降（所有P值均小于0.008），但不同类型的经颅交流电刺激所导致的这些变化并无差异（所有P值均大于0.050）。

结论

本研究表明，在重复配对脉冲经颅磁刺激过程中，经颅交流电刺激会提升初级运动皮层的兴奋性，但这种提升在峰值耦合γ-θ波经颅交流电刺激与波谷耦合γ-θ波经颅交流电刺激之间，以及单独使用θ波经颅交流电刺激之间并无差异。此外，γ-θ波经颅交流电刺激也不会影响重复配对脉冲经颅磁刺激所带来的非即时神经可塑性变化。由于这些研究是在静息状态下进行的，因此经颅交流电刺激在需要激活更广泛运动网络的运动任务中可能会更具效果。