使用 TMS 作为评估工具的神经反馈

NeuroFeedback 可以描述为生物反馈的一种形式，它基于实时 fMRI（Johnston 等人，2010 年）等成像技术反映的大脑活动记录，但主要使用头皮脑电图记录（Angelakis 等人，2007 年）。 这种方法基于经典和操作性学习范式，在过去 40 年中一直作为一种治疗方法应用于一系列临床病症，例如癫痫、注意力缺陷多动障碍和闭锁综合征（Kübler 等人，2009 年； Vernon, Frick, & Gruzelier, 2004)，并优化健康受试者的表现 (Egner & Gruzelier, 2003)。 参与者可以以动画视觉或听觉刺激（反馈）的形式体验他们的实时大脑活动，这些刺激与记录活动的特定属性共同变化。 通过为实现目标而得到强化，参与者学会有意识地调节他们的大脑活动。 反馈以最小延迟持续代表大脑活动，在现代设备中，延迟大约为几十毫秒。

sLORETA 是一种广泛用于脑电磁测量的线性、离散、瞬时、全体积逆解接近度（Pascual-Marqui、Esslen、Kochi 和 Lehmann，2002 年；Pascual-Marqui，2002 年）。 EEG 是二维表面上电势变化的量度，而 sLORETA 估计三维空间中的电流密度，这会导致头皮上的电势发散。

EEG 断层扫描定向生物反馈将生理信号与连续反馈信号相关联；然而，生理信号被定义为通过 sLORETA 算法计算的特定感兴趣区域 (ROI) 中的电流密度。 这允许连续反馈信号成为颅内电流密度的函数并与之共同变化。

在旨在评估在健康受试者身上使用该方案的可能性的第一项 LORETA 神经反馈研究中，Condego (2004) 等人记录了受试者前扣带皮层 (ACC) 的电流密度，并将其作为大小反馈给受试者出现在计算机屏幕上的磁盘的视图。 更大尺寸的圆盘表示从受试者的 ACC 记录的更高电流密度。 受试者被指示尽可能地使圆圈变大，因此加强了更高的 ACC 活动。 这项研究的结果支持 LORETA 神经反馈协议对受试者在持续注意力任务中的表现的影响。

这支持“LORETA 神经反馈”对认知表现的影响，但仍然没有直接证据表明 LORETA 神经反馈对神经组织本身的兴奋性有影响。 一个这样的直接证据可以通过运动皮层可塑性的单脉冲 TMS 测量来实现。

Ros 等人 (2010) 证明了单极神经反馈协议对运动皮层可退出性的影响。 在他们的研究中，记录电极位于运动皮层上方的 C3（10-20 系统）中，受试者参与了神经反馈方案。 在训练前后测量了两个半球的运动皮层可塑性。 结果表明，与训练前和对侧半球的同系物位置相比，训练电极下的可塑性更高。

学习目标

在这项研究中，我们将研究使用 sLORETA 神经反馈的 M1 训练对训练前后两个半球运动皮层兴奋性的具体影响，并与顶上回 (SPG) 训练的效果进行比较。

设计 双盲主动控制的混合设计。 将在应用前后研究差分协议效应。 此外，将在受过训练的半球和未受过训练的半球之间进行比较。

统计分析 如图 1 所示，我们的设计将被分析为 2×2×2，目标为火车（M1，SPG）作为主题因素和进一步，电机兴奋性评估（左/右）和之前/之间的一个在 NBF 培训后作为两个内部主题因素。 将为三重相互作用效应计算方差分析。

方法方案参与者将被随机分配到 rM1（右初级运动皮层）活性治疗组或 rSPG（右顶上回）活性治疗组（见图 1）。 实验者将分别为每个主题编写训练协议。 神经反馈治疗师将根据相关的受试者编号选择方案。 因此，参与者和治疗师都将对实验条件视而不见。

在第一次会议之前，将向参与者解释 EEG 生物反馈的基本原理，并请他们签署知情同意书，该版本可在伦理委员会申请表上找到。

所有录音和会议都将在 Beer-Sheva 精神病学中心一个光线昏暗、声音衰减舒适的房间内进行。 在实验期间，照明和温度将保持恒定。 参与者将被邀请到实验室进行一次会议，以完成所有研究方案。

会议时间线如图 2 所示。最初，在神经反馈训练 (T0) 之前，受试者将完成 MRT 任务 (Shepard & Metzler, 1971)，之后，我们将使用单脉冲 TMS 测试两个半球运动皮层兴奋性 (MEP)范式（如下所述）。 在 MEP 之后，将记录三分钟睁眼和三分钟闭眼脑电图基线。 接下来，受试者将参与 sLORETA 神经反馈协议（如下所述）。 在神经反馈会议之后 (T1)，我们将根据倒转的时间线重复在 T0 进行的评估。

电生理数据采集脑电图记录将在研究方案的开始和结束时进行。 我们将在连接到脑电图放大器的参与者造型上放置一个 19 电极脑电图帽。 将使用的所有设备和材料均已获准用于临床和研究用途，并且在医院中以不同的治疗方案常规使用，因此可以认为是安全的。

参与者将准备使用测量鼻根和枕骨之间的距离来记录脑电图，以确定用于记录的适当帽尺寸（Electrocap, Inc; Blom & Anneveldt, 1982）。 头部将在每次会议之前进行测量和标记，以保持一致性。 耳朵和前额将用温和的研磨凝胶清洁，以去除皮肤上的任何油脂和污垢，以便进行录音。 盖上盖子后，每个电极部位将被注入电凝胶，并准备好使各个电极与每只耳朵之间的阻抗小于 5KΩ。 将使用 19 导联标准国际 10/20 系统进行培训。 准备过程不应超过 20 分钟，并且不会对参与者造成困扰。

TMS，运动皮层可塑性评估 所有测量将使用单相 Magstim 2000 磁刺激器（Magstim，惠特兰，英国）进行。

我们将评估两个半球的 TMS 参数，首先是右半球（受过训练），然后是左半球（未受过训练），以研究 NFB 的半球效应。

静息运动阈值 (RMT) 强度将定义为最低刺激器输出强度，能够在 10 次试验的至少一半中在 FDI 肌肉中诱导至少 50 µV 峰峰值振幅的 MEP。

主动运动阈值将定义为在 5-10% 的最大自主收缩期间唤起约 200 µV MEP 所需的强度。

CSE 将通过单个测试 TMS 脉冲引起的 MEP 振幅进行量化。 测试脉冲强度将设置为在基线 (T0) 处产生 1 mV 的平均 MEP 振幅，并将在整个实验过程中保持不变。

脑电生物反馈方案

参数：

记录放大器：Mitsar-EEG 201© 电极定位：19 个电极根据标准 10/20 系统定位，使用 EEG 帽和医院常规用于 EEG 评估和 EEG 生物反馈治疗的凝胶电极。

ROI：右侧 M1（固定 Talairach 坐标：34、-18、35）右侧 SPG（固定 Talairach 坐标：24、-55、50） 频率目标：提升 hi-alpha 频率，将为每个主题单独设置阈值训练课程前 120 秒内 hi-alpha 电流密度分布的四分位数。

视觉刺激：一部情绪中性的电影（自然场景）。 增强方法：ROI中的电流源密度将通过添加到图片中的白视觉噪声来与图片质量共同变化。 随着参与者越来越接近预定义的阈值（见上文），视野将变得更加清晰。 根据神经反馈假说，视频演示中更清晰的图像将加强受训区域大脑活动的最后变化。

所有程序都被认为是安全的，并且是标准的，并且常规用于治疗和研究，在过去 40 年中使用这种治疗方法报告的副作用症状最小。