研究 TMS 相关躯体感觉输入对 TMS 诱发电位影响的证据反对显著相互作用

为什么用磁脉冲“敲”大脑比看上去要难

医生和神经科学家越来越多地使用短暂的磁脉冲去“敲击”大脑，并记录其电学回声，希望测量不同区域的健康或反应性。但有一个大问题：每次脉冲还会产生响亮的点击声和头皮的刺痛感，这些感觉本身也会引发大脑活动。本研究提出了一个简单但关键的问题：那些伴随感觉是否会改变我们关心的大脑反应，还是可以可靠地将其扣除？

用磁场和电极探测大脑

这项工作的核心技术将经颅磁刺激（TMS）与脑电图（EEG）结合。TMS 通过颅骨发送极短的磁脉冲，以轻推所选区域的脑细胞；EEG 则记录大脑响应，表现为随时间变化的微小电压变化。理想情况下，这些波形应仅反映磁脉冲对皮层的直接作用——所谓的 TMS 诱发电位。实际上，同一脉冲还会产生尖锐的点击声和皮肤震动，激活耳朵、皮肤和肌肉，产生它们自己的“周边诱发”电位。这些重叠信号对任何希望将 TMS-EEG 作为精确脑功能检测工具的研究者来说都是一大难题。

真实与伪装：两种模拟脉冲的方式

为了解开直接的大脑反应与由声音和触觉触发的反应，研究人员在 20 名健康受试者中比较了真实 TMS 与精心设计的伪装条件。真实 TMS 施加在两个区域：控制手部运动的初级运动皮层，以及参与动作计划与协调的补充运动区。同时，参与者耳内接收掩蔽噪音以减弱点击声。在伪装试验中，TMS 线圈转向以模拟噪声和振动，但实际上不对大脑产生有效刺激。短促的电刺激被施加到头皮或肩部，以复制真实 TMS 的皮肤感觉。

处理感觉噪声的两种对立策略

团队测试了两种主要的伪装策略。第一种称为“PEP 饱和”，在真实和伪装试验中对头皮施加很强的电刺激。其想法是将大脑的感觉反应推到上限水平，使真实 TMS 带来的额外输入几乎无关紧要，从而在两种条件下使感觉成分几乎相同。第二种策略为“PIMSIC”方法，在伪装时对电脉冲强度进行个体化调整，直到 EEG 中的感觉反应与真实 TMS 后所见精确匹配，但在真实 TMS 时不额外加刺激。无论哪种方法，如果伪装的纯感觉信号与真实试验匹配，则将伪装从真实中相减应能揭示对 TMS 的真实大脑反应。

早期的大脑反应保持稳定

在数千次试验中，研究者比较了在不同伪装程序下获得的清理后 TMS 反应。他们关注每次脉冲后最初的 110 毫秒，在此时间窗内预期直接皮层反应占主导。在这个时间段内，无论是刺激运动皮层还是补充运动区，他们都未发现条件间有意义的差异。为检测差异并确认相似性而设计的统计检验显示，早期反应在所有伪装设计间实质上等效。只有在更晚的时间——大约 150 到 200 毫秒之后——才出现一些差异，而这些差异更可能由感觉响应匹配不完美所致，而不是直接 TMS 效果的真实变化。

这对未来脑检测意味着什么

对非专业读者来说，本研究的主要信息令人安心：磁脉冲后大脑电回声的最早波形似乎对伴随 TMS 的干扰性感觉具有相当强的鲁棒性。这表明，至少在最初的一百毫秒内，研究者可以通过减去设计良好的伪装条件来安全地去除感觉成分，而无需担心同时抹去或扭曲感兴趣的信号。高强度饱和法和个体校准匹配法都被证明是可行的，后者可能更舒适，因为它可以避免非常强烈的头皮电击。总的来看，这些发现增强了将 TMS-EEG 用作精确、非侵入性探针以评估不同脑区反应性的可行性，最终可能有助于神经和精神疾病的诊断与跟踪。

引用: Gordon, P.C., Metsomaa, J., Belardinelli, P. et al. Investigating the effects of TMS-related somatosensory inputs on TMS-evoked potentials provides evidence against significant interaction. Sci Rep 16, 4317 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-37418-w

关键词: 经颅磁刺激, 脑电图, 脑反应, 感觉伪迹, 虚假刺激