利用TMS-EEG对脊髓损伤康复病人在橡胶手错觉任务中的功能连接进行分析

1. 研究背景

身体自我感知是包括脊髓损伤（SCI）在内的神经系统疾病中的一个重要概念。通过橡胶手错觉（RHI）等任务可以改变身体的自我感知，会导致自下而上和自上而下路径的改变，从而改变相关大脑区域之间的连接。本研究旨在探究（1）是否可以通过改变皮层兴奋性来操纵这一过程，（2）当RHI不能被诱发时，相关脑区之间的连接是否不同，（3）SCI患者的这种过程如何不同。

2. 研究方法

2.1 被试

研究共有18名有效被试，其中男性10人，女性8人，平均年龄为30岁。

2.2 实验流程

橡胶手错觉

被试会接受视触觉刺激，视野范围内不可见的自己的手和视野范围内可见的橡胶手同时被摩擦，每次摩擦持续2s，频率约为1Hz。在real的橡胶手错觉中，两个摩擦同时开始施加；而在sham的橡胶手错觉中，两个刺激的开始施加时间点相隔500ms。被试需要以九件法评价对于橡胶手的拥有感错觉，只对real刺激中的评价进行分析。

研究共包含4次实验，每2次实验相隔至少一周。在每次实验中，被试会先接收rTMS刺激（real/sham），随后进行RHI（real/sham），在RHI过程中记录EEG。

图1. 相隔1周的4次实验

2.3 刺激参数

用Power Mag装置（Mag &More, GmbH）对被试施加间歇性theta脉冲刺激（iTBS），以50Hz的频率进行3脉冲刺激，刺激施加2s然后休息8s。共重复20次，总时间为200s，施加600个刺激。刺激强度为80%RMT，刺激位置为左侧第一骨间背侧对侧的初级躯体感觉皮层。

3. 研究结果

是否真正施加了TBS刺激及被试是否被诱发了拥有感错觉并未对连接性有何影响。然而脊髓损伤康复患者的连接性表现出更高的偏侧化，即右侧连接性更高，左侧连接性更低。除此之外，健康被试和脊髓损伤康复患者连接性的呈现模式并未表现出不同。

表1. 连接性指标（COH, ffDT）在3组比较中的p值

图2. Sham的TMS刺激后的ffDTF，数值表示患者数据相对于健康被试的比值

4. 结论

本研究表明皮质-皮质间的连接不受RHI的影响，也不影响RHI的有效性。这种连接模式可能代表了一种神经可塑性反应，该反应试图克服患者的功能性损伤，从而维持他们整体的神经连接模式与健康被试类似，但对RHI具有更高的敏感性和偏侧性。本研究的结果为探明视觉-感觉刺激的处理过程提供了新的线索。未来研究的一个重点可能是将功能连接模式作为SCI患者的生物标记物，以便更好地理解适应不良状态的神经可塑性和个体康复方法。

5. 文献名称及DOI号

Frey, V. N., Thomschewski, A., Langthaler, P. B., Kunz, A. B., Höller, 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