48、经颅磁刺激与脑电图结合技术全解析

经颅磁刺激与脑电图结合技术全解析

在神经科学研究领域，经颅磁刺激（TMS）与脑电图（EEG）的结合技术为我们深入了解大脑功能和神经疾病提供了有力的工具。本文将详细介绍TMS/EEG技术的原理、设备、方法以及实验中的注意事项。

1. TMS/EEG技术的研究应用

TMS/EEG技术在神经科学研究中有着广泛的应用。它可以用于探索睡眠和麻醉期间的意识状态，研究不同皮质回路在注意力参与时皮质间对话的变化，了解皮质兴奋性与皮质回路亚秒状态的关系，以及探究TMS诱发视觉闪光（光幻视）背后的神经激活机制。此外，该技术还可用于研究精神和神经疾病中皮质回路兴奋性和连接性的改变，为神经精神疾病生物标志物的开发提供帮助。

2. TMS的基本原理

TMS基于电磁感应的物理原理，这一原理由法拉第在1831年发现。当一个足够强度且持续时间较短的电流脉冲通过放置在人头部的线圈时，会产生快速变化的磁脉冲，这些磁脉冲能够穿透头皮和颅骨，以极小的组织衰减到达大脑。磁脉冲在大脑中诱导产生二次离子电流（涡流），这些电流穿透神经元膜，导致动作电位或兴奋性（或抑制性）突触后电位。

通常认为，除非刺激强度在大脑表面非常高，否则刺激会激活皮质或皮质下白质中的神经元素。实验和建模研究强烈表明，轴突而非细胞体是TMS刺激最可能的目标，因为轴突对TMS诱导的短暂电流的激活阈值最低。大多数神经元刺激的数学模型是霍奇金和赫胥黎模型的进一步发展，其中跨膜电位V用以下方程表示：
[
\lambda^2 \frac{d^2V}{dx^2} - V = \tau \frac{dV}{dt}
]
其中，(\lambda)和(\tau)分别代表轴突膜空间和时间常数。