利用TMS-EEG對脊髓損傷康復病人在橡膠手錯覺任務中的功能連接進行分析

1. 研究背景

身體自我感知是包括脊髓損傷（SCI）在內的神經(jīng)系統(tǒng)疾病中的一個重要概念。通過橡膠手錯覺（RHI）等任務可以改變身體的自我感知，會導致自下而上和自上而下路徑的改變，從而改變相關大腦區(qū)域之間的連接。本研究旨在探究（1）是否可以通過改變皮層興奮性來操縱這一過程，（2）當RHI不能被誘發(fā)時，相關腦區(qū)之間的連接是否不同，（3）SCI患者的這種過程如何不同。

2. 研究方法

2.1 被試

研究共有18名有效被試，其中男性10人，女性8人，平均年齡為30歲。

2.2 實驗流程

橡膠手錯覺

被試會接受視觸覺刺激，視野范圍內不可見的自己的手和視野范圍內可見的橡膠手同時被摩擦，每次摩擦持續(xù)2s，頻率約為1Hz。在real的橡膠手錯覺中，兩個摩擦同時開始施加；而在sham的橡膠手錯覺中，兩個刺激的開始施加時間點相隔500ms。被試需要以九件法評價對于橡膠手的擁有感錯覺，只對real刺激中的評價進行分析。

研究共包含4次實驗，每2次實驗相隔至少一周。在每次實驗中，被試會先接收rTMS刺激（real/sham），隨后進行RHI（real/sham），在RHI過程中記錄EEG。

圖1. 相隔1周的4次實驗

2.3 刺激參數(shù)

用Power Mag裝置（Mag &More, GmbH）對被試施加間歇性theta脈沖刺激（iTBS），以50Hz的頻率進行3脈沖刺激，刺激施加2s然后休息8s。共重復20次，總時間為200s，施加600個刺激。刺激強度為80%RMT，刺激位置為左側第一骨間背側對側的初級軀體感覺皮層。

3. 研究結果

是否真正施加了TBS刺激及被試是否被誘發(fā)了擁有感錯覺并未對連接性有何影響。然而脊髓損傷康復患者的連接性表現(xiàn)出更高的偏側化，即右側連接性更高，左側連接性更低。除此之外，健康被試和脊髓損傷康復患者連接性的呈現(xiàn)模式并未表現(xiàn)出不同。

表1. 連接性指標（COH, ffDT）在3組比較中的p值

圖2. Sham的TMS刺激后的ffDTF，數(shù)值表示患者數(shù)據(jù)相對于健康被試的比值

4. 結論

本研究表明皮質-皮質間的連接不受RHI的影響，也不影響RHI的有效性。這種連接模式可能代表了一種神經(jīng)可塑性反應，該反應試圖克服患者的功能性損傷，從而維持他們整體的神經(jīng)連接模式與健康被試類似，但對RHI具有更高的敏感性和偏側性。本研究的結果為探明視覺-感覺刺激的處理過程提供了新的線索。未來研究的一個重點可能是將功能連接模式作為SCI患者的生物標記物，以便更好地理解適應不良狀態(tài)的神經(jīng)可塑性和個體康復方法。

5. 文獻名稱及DOI號

Frey, V. N., Thomschewski, A., Langthaler, P. B., Kunz, A. B., H?ller, Y., Trinka, E., & Nardone, R. (2021). Connectivity Analysis during Rubber Hand Illusion—A Pilot TMS-EEG Study in a Patient with SCI. Neural plasticity, 2021.

Doi: 10.1016/j.psychsport.2018.01.010