基于β爆发的时间点对前额皮层进行精确干预可损害动作停止功能

1. 研究背景

先行研究认为，人类的行为停止功能依赖于前额叶-基底节-丘脑皮质网络，而右下额叶皮质（rIFC）在该功能执行的早期阶段起着关键作用。本研究旨在以健康人群为对象，为该观点提供因果证据。

2. 研究方法

2.1 被试

研究共有21名被试，其中女性11人，平均年龄为19 ± 0.4岁。

2.2 实验任务

首先白色方形注视点在屏幕中央呈现500 ± 50 ms，随后出现白色箭头状的命令提示：向左的箭头需要被试伸出右手食指作出按键反应，而向右的箭头则需要用小指作出按键反应。被试需要在命令提示呈现的1s内作出反应，否则屏幕上就会出现“太慢”的反馈。以上命令提示出现的试次为“Go”试次，占总试次数的75%。在剩下25%的试次中，白色箭头会在一定的停止信号延迟（SSD: stop signal delay）后变红，被试需要克制自己的反应。SSD会随着被试的抑制反应的结果而变化，每当抑制成功时，SSD会增加50ms，反之则减少50ms。试次间的间隔为2.5 - 4.5 s。

图1. Stop Signal Task的实验设计及TMS刺激模拟画面

记录的被试的EMG活动。将停止成功的试次中停止信号出现的时间点与EMG活动开始减弱的时间点之间的时间间隔记为取消时间（CancelTime），作为停止延迟（stopping latency）的指标之一。

图2. CancelTime的界定说明图

2.2 实验流程

共有12个block，6个block中施加真实的TMS刺激，6个block中施加伪装的TMS刺激，每个block中有96个trial。实验3个block一组进行，两种刺激条件交替出现。在50%的Go试次和所有的Stop试次中施加TMS刺激，Stop试次中刺激的施加时间为停止信号出现后80ms，Go试次中刺激施加的时间点与最近的Stop试次相同。

2.4 刺激参数

对被试的右侧岛盖部进行3次单脉冲TMS刺激(PowerMag Lab 100, MAG&More GMBH, Munich, Germany)，刺激间隔为5s，刺激强度为120%RMT。

在本研究的其他实验中，还记录了被试的脑电信号，确定了β爆发的开始时间，基本在停止信号出现后125ms之后，因此决定在停止信号出现后80ms时施加TMS刺激，使得刺激能稍早于β爆发。

3. 研究结果

当施加真实的TMS刺激时，会显著增加停止延迟指标之一的取消时间。且TMS刺激的施加时间越靠接近取消时间的结尾，需要的取消时间越长，该相关关系显著。

图3. a) 相较于伪装的TMS刺激，真实的TMS刺激引起的各指标的变化比例；b) TMS刺激的施加时间点与取消时间变化比例之间的相关关系

4. 结论

本研究证实了在β爆发前施加TMS刺激右侧岛盖部会影响动作停止过程，导致停止延迟期变长。这些结果有助于验证动作停止的神经结构和时间动力学模型。此外，本研究还强调了前额叶β爆发与停止功能的子过程之一——取消时间之间的关系，该子过程可能有助于解释个体内和个体间冲动控制水平的差异。

5. 文献名称及DOI号

Hannah, R., Muralidharan, V., Sundby, K. K., & Aron, A. R. Temporally-precise disruption of prefrontal cortex informed by the timing of beta bursts. Networks, 85, 355-363.

Doi: 10.1016/j.neuroimage.2020.117222