白洋，李小俚

1.燕山大學(xué) 電氣工程學(xué)院，河北 秦皇島 066004；2.北京師范大學(xué) 認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)與學(xué)習(xí)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100875

經(jīng)顱磁刺激-腦電成像系統(tǒng)

白洋1，李小俚2

1.燕山大學(xué) 電氣工程學(xué)院，河北 秦皇島 066004；2.北京師范大學(xué) 認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)與學(xué)習(xí)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100875

欄目主編：李小俚

李小俚，博士，二級(jí)教授和博士生導(dǎo)師，國(guó)家杰出青年科學(xué)基金獲得者，德國(guó)洪堡學(xué)者、教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才支持計(jì)劃獲得者和河北杰出青年科學(xué)基金獲得者。現(xiàn)任北京師范大學(xué)認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)與學(xué)習(xí)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任，北京腦重大疾病防治研究院特聘專(zhuān)家。且1998年4月至2009年6月，先后在香港城市大學(xué)、德國(guó)漢諾威大學(xué)、香港中文大學(xué)和英國(guó)伯明翰大學(xué)從事科研工作。主要從事神經(jīng)信息與工程、自動(dòng)智能狀態(tài)監(jiān)控、微弱信號(hào)檢測(cè)與信號(hào)處理等領(lǐng)域的研究工作。至今在國(guó)際期刊上發(fā)表論文150多篇，SCI收錄145篇。

經(jīng)顱磁刺激（Transcranial Magnetic Stimulation，TMS）是在通過(guò)高壓大電容瞬時(shí)放電產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)。TMS技術(shù)已經(jīng)被廣泛用于多種神經(jīng)生理學(xué)研究，包括神經(jīng)興奮性、神經(jīng)抑制性及神經(jīng)可塑性研究等。近年來(lái)，TMS與腦電圖（EEG）成像技術(shù)的融合已成為研究大腦功能和大腦活動(dòng)的重要工具。本文主要介紹了TMS-EEG成像系統(tǒng)中的技術(shù)難題以及相關(guān)研究進(jìn)展。

經(jīng)顱磁刺激；腦電；腦調(diào)控

1 經(jīng)顱磁刺激與腦電圖成像技術(shù)

經(jīng)顱磁刺激（Transcranial Magnetic Stimulation，TMS）是在通過(guò)高壓大電容瞬時(shí)放電產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)。通過(guò)控制電子開(kāi)關(guān)，可以在刺激線圈上在1 ms內(nèi)流過(guò)數(shù)千安培的脈沖電流，從而在刺激線圈表面產(chǎn)生高達(dá)1～4特斯拉的變化磁場(chǎng)。TMS產(chǎn)生的磁場(chǎng)可以穿過(guò)顱骨實(shí)現(xiàn)對(duì)腦組織的非侵入式刺激；此外，磁場(chǎng)不會(huì)在腦組織中產(chǎn)生很大的感應(yīng)電流，從而被刺激者幾乎不會(huì)感覺(jué)到疼痛，所以相比電刺激，TMS是一種無(wú)痛刺激。近年來(lái)對(duì)人腦感知和認(rèn)知功能的研究已成為熱點(diǎn)，TMS技術(shù)逐漸成為運(yùn)用于腦功能研究的重要工具[1]。在認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域，經(jīng)常使用TMS在特定的時(shí)間對(duì)特定腦區(qū)施加刺激來(lái)研究刺激腦區(qū)相對(duì)應(yīng)的功能活動(dòng)[2]。因此，TMS成為用來(lái)研究腦與行為之間的因果關(guān)系的開(kāi)創(chuàng)性工具[3]。隨著研究的深入，逐漸出現(xiàn)了多種腦監(jiān)測(cè)手段用來(lái)評(píng)價(jià)TMS對(duì)腦區(qū)刺激的效果，比如fMRI、fNIRS、PET等。這些方法各有利弊，其中TMS與腦電（Electroencephalogram，EEG）技術(shù)的結(jié)合由于其具有簡(jiǎn)便和較高時(shí)間分辨率等優(yōu)點(diǎn)而受到了廣大科研工作者的推崇。

EEG信號(hào)是指通過(guò)在頭顱上放置多個(gè)電極檢測(cè)到的神經(jīng)元電活動(dòng)。這些電信號(hào)主要由神經(jīng)元同步放電并經(jīng)由顱骨傳導(dǎo)到頭皮表面。靜息狀態(tài)下的EEG可以用來(lái)對(duì)腫瘤、癲癇等腦疾病進(jìn)行臨床診斷。相反，當(dāng)受到感知刺激時(shí)，EEG會(huì)出現(xiàn)比靜息狀態(tài)能量更強(qiáng)的誘發(fā)動(dòng)作電位。這種誘發(fā)電位可以用來(lái)研究包括感情處理或認(rèn)知刺激在內(nèi)的神經(jīng)生理學(xué)機(jī)制。作為一種神經(jīng)圖像技術(shù)，EEG也存在固有缺陷。例如EEG只能證明腦活動(dòng)與行為之間具有相互關(guān)系，但不能表征這種關(guān)系的具體內(nèi)容。但是其與TMS技術(shù)結(jié)合能很好地克服這個(gè)缺陷。研究TMS刺激下的EEG信號(hào)可以提供腦功能與行為之間直接關(guān)系；同時(shí)，EEG也可以為T(mén)MS對(duì)腦區(qū)刺激的效果提供高時(shí)間、空間分辨率的評(píng)價(jià)。另外，TMS-EEG結(jié)合所能發(fā)揮出來(lái)的功能也取決于科研者的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理能力。圖1展示了結(jié)合TMS與EEG進(jìn)行腦調(diào)控研究的實(shí)驗(yàn)裝置。雖然TMS與EEG的結(jié)合可以給腦科學(xué)研究帶來(lái)諸多便利，但是二者結(jié)合并不是簡(jiǎn)單的技術(shù)堆疊。本文將重點(diǎn)介紹TMS與EEG成像技術(shù)結(jié)合的技術(shù)難點(diǎn)以及取得的進(jìn)展。

圖1 TMS-EEG進(jìn)行腦調(diào)控研究

2 TMS與EEG成像系統(tǒng)結(jié)合的技術(shù)難點(diǎn)及進(jìn)展

TMS與EEG結(jié)合并不是簡(jiǎn)單的技術(shù)堆疊，二者的結(jié)合需要克服很多技術(shù)問(wèn)題。比如使用現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)將EEG系統(tǒng)與TMS結(jié)合，TMS脈沖后幾百毫秒內(nèi)將會(huì)在電極處產(chǎn)生很大的電流噪聲，使EEG放大器飽和而不能實(shí)現(xiàn)對(duì)腦電信號(hào)的采樣。即使過(guò)了這段時(shí)間，TMS設(shè)備的線圈充電同樣會(huì)在EEG放大器中產(chǎn)生很大的噪聲干擾。此外，如果使用標(biāo)準(zhǔn)EEG電極，當(dāng)TMS線圈與電極接觸時(shí)，變化的磁場(chǎng)在電極中產(chǎn)生的較大的電流回路將會(huì)損壞電極；并且電流回路會(huì)產(chǎn)生熱量，電極迅速升溫會(huì)灼傷皮膚。因此，TMS下的EEG信號(hào)采集需要采用特殊設(shè)計(jì)的EEG系統(tǒng)和電極。再者，在TMS下采集的EEG信號(hào)中不可避免地存在多種噪聲，這些噪聲信號(hào)嚴(yán)重干擾了EEG信號(hào)中的節(jié)律信息。因此，TMS與EEG結(jié)合中，特殊的噪聲處理方法也是關(guān)鍵難點(diǎn)。除此之外，為了能夠有效地結(jié)合TMS和EEG用于腦功能研究，TMS設(shè)備需要提供更為精準(zhǔn)的刺激，這對(duì)TMS刺激的聚焦性和深度提出了很高的要求。

2.1 電極

腦電電極的作用是從頭皮上采集電勢(shì)信號(hào)，而想要在TMS刺激下的惡劣電磁環(huán)境中采集到腦電信號(hào)，并不是普通腦電電極就能完成的。TMS下的電極必須要滿(mǎn)足如下條件：具有足夠小的直徑以保證電極不會(huì)過(guò)熱燙傷皮膚；包裹有合適的表面材料，保證電極不會(huì)被變化磁場(chǎng)產(chǎn)生的電流影響。目前有兩種方法來(lái)減少電極中電流渦流加熱：①減少電流回路的面積或者降低電極的傳導(dǎo)性。在1999年，Virtanen等[4]使用了一種帶豁口的盤(pán)狀電極，結(jié)果發(fā)現(xiàn)電極中產(chǎn)生的熱量降低了一個(gè)量級(jí)；②使用很小的丸狀電極，減少電極面積從而達(dá)到降低熱量的效果。2005年Thut等[5]使用了一種導(dǎo)電塑料電極，電極外包裹有銀膠，這樣會(huì)產(chǎn)生Ag/AgCl的表面來(lái)保證高質(zhì)量的電信號(hào)記錄。目前在商業(yè)TMS-EEG系統(tǒng)中使用最多的還是Ag/AgCl材料的丸狀電極。

2.2 放大器

記錄TMS下的腦電反應(yīng)的第一道門(mén)檻就是TMS脈沖在電極回路、放大器回路以及頭皮回路中產(chǎn)生的高電勢(shì)。這種高電勢(shì)將湮沒(méi)腦電節(jié)律信號(hào)，形成大幅值的噪聲使得放大器飽和。放大器要經(jīng)過(guò)近1 s才能從TMS誘發(fā)的高電勢(shì)中恢復(fù)。為了能夠檢測(cè)到頭皮的微弱電位，EEG放大器需要很高的靈敏度。在早期TMS-EEG研究中，通常只選擇使用少量的腦電電極放置于遠(yuǎn)離TMS線圈的位置[4]。這種方法避免了TMS誘發(fā)噪聲對(duì)放大器的影響，但是弱化了TMS與EEG結(jié)合的功能，所以早期只有少量關(guān)于TMSEEG研究的報(bào)道[6]。2003年Iram ina等[7]設(shè)計(jì)了一種包含一個(gè)衰減器和一個(gè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的腦電放大器。放大器使用了采樣衰減的策略，在TMS產(chǎn)生了高電位的時(shí)間里，放大器衰減整個(gè)信號(hào)；并且放大器在TMS脈沖前10 ms時(shí)選擇關(guān)斷，在TMS脈沖后1 ms打開(kāi)，這樣放大器只保留了近10 ms的TMS誘發(fā)噪聲。隨后，更加有效的方法是Virtanen[4]在1999年改良（后來(lái)被NexstimOy公司商業(yè)化）的一套60通道TMS下兼容的EEG系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用了增益控制和采樣保持電路，阻止了大電勢(shì)噪聲流經(jīng)放大器回路。采樣保持電路使得腦電電極可以采集到TMS脈沖后幾毫秒之后的數(shù)據(jù)，但是靠近刺激線圈的電極依然會(huì)在脈沖后30 ms內(nèi)記錄到殘留的噪聲。此外，Ives等[8]開(kāi)發(fā)了一套限制轉(zhuǎn)換率的放大器，這樣TMS脈沖就不會(huì)使電子器件飽和。但是這套系統(tǒng)并沒(méi)有完全去除電勢(shì)噪聲，這種方法的缺點(diǎn)是產(chǎn)生了信號(hào)的漂移，不能自動(dòng)回歸到基線。隨后，Veniero等[9]在2009年研究了BrainAmp放大器中TMS誘發(fā)的噪聲。這種放大器允許調(diào)節(jié)靈敏度來(lái)匹配不同的TMS脈沖強(qiáng)度，這使得不用采樣保持電路而實(shí)現(xiàn)EEG信號(hào)的連續(xù)采集成為了可能。系統(tǒng)記錄的信號(hào)顯示磁脈沖產(chǎn)生的噪聲持續(xù)將近5 ms，之后信號(hào)趨于回歸到基線水平。但是，上述放大器方案都有一個(gè)局限性，就是需要設(shè)計(jì)專(zhuān)用的硬件系統(tǒng)。目前很多改進(jìn)的放大器技術(shù)的出現(xiàn)打破了這個(gè)局限[10]。比如增加模數(shù)轉(zhuǎn)換器的精度以及全帶寬設(shè)計(jì)可以使放大器在TMS脈沖飽和后迅速恢復(fù)并記錄EEG數(shù)據(jù)。據(jù)報(bào)道，使用這種方法EEG在TMS脈沖后的恢復(fù)時(shí)間可以縮小到6 ms內(nèi)，并且不受TMS脈沖強(qiáng)度和高頻脈沖時(shí)間的影響[11]。但是盡管恢復(fù)時(shí)間很快，TMS刺激時(shí)的電極依然可記錄到殘留的噪聲。

2.3 噪聲

在TMS與EEG結(jié)合的過(guò)程中，存在的最大的難題就是噪聲污染。除了在放大器設(shè)計(jì)中考慮的TMS脈沖產(chǎn)生的大電勢(shì)噪聲，還存在很多噪聲源。比如TMS線圈與頭皮的電容耦合或者對(duì)地回路干擾都會(huì)損害到EEG信號(hào)的采集。即使電磁干擾噪聲能被成功地消除，其他噪聲問(wèn)題依舊存在。其中以下幾種噪聲干擾最為突出：眼電噪聲、肌電噪聲、電極噪聲和感知噪聲。

正常人每個(gè)眼球都有幾毫伏的穩(wěn)定電壓。因此，眼球的活動(dòng)會(huì)在頭皮上產(chǎn)生一個(gè)比正常腦電信號(hào)大得多的瞬時(shí)電壓。正常眼球向下翻轉(zhuǎn)10°會(huì)產(chǎn)生一個(gè)的負(fù)電壓。當(dāng)TMS刺激到控制眼球活動(dòng)的腦區(qū)域或相連的眼部肌肉在受到脈沖的驚嚇時(shí)，TMS會(huì)引起眼動(dòng)或者眨眼。這種眨眼信號(hào)的能量比腦電活動(dòng)信號(hào)高出幾倍。目前，已經(jīng)提出新方法應(yīng)對(duì)TMS下EEG中耦合眼電的問(wèn)題，其中最普遍的是在靠近眼睛的部位單獨(dú)放置電極以監(jiān)控眼電的發(fā)生。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，也有要求被試者盯住顯示屏上的固定點(diǎn)以減少眼電的發(fā)生。在后續(xù)EEG數(shù)據(jù)處理過(guò)程中，也發(fā)展了很多種眼電去噪方法，比如獨(dú)立成分分解和主要成分分析等。

當(dāng)受到TMS脈沖刺激時(shí)，靠近EEG電極的頭皮表層肌肉會(huì)產(chǎn)生約30 ms的肌電信號(hào)混合到EEG采集中。這些肌電較EEG能量更強(qiáng)，可能會(huì)破壞EEG信號(hào)中的腦電活動(dòng)信息。相比其他區(qū)域，TMS脈沖更容易誘發(fā)諸如面部、前額、顳葉及咀嚼肌肌電。在具體TMS實(shí)驗(yàn)中，肌電噪聲可以通過(guò)移動(dòng)TMS線圈重新定位來(lái)避免。當(dāng)然誘發(fā)肌電的大小也與TMS脈沖的強(qiáng)度有關(guān)，比如低于90％運(yùn)動(dòng)閾值的TMS強(qiáng)度，會(huì)很大程度地降低肌電信號(hào)。在這樣的TMS強(qiáng)度下，EEG反應(yīng)信號(hào)依舊是可靠的[12]。

電極噪聲主要包括電極移動(dòng)噪聲和電極極化噪聲。當(dāng)一個(gè)極化的電極接觸到電解質(zhì)就會(huì)在其接觸面形成電勢(shì)差。如果電極相對(duì)電解質(zhì)產(chǎn)生移動(dòng)，這種移動(dòng)會(huì)打亂接觸面上的電勢(shì)分布，并導(dǎo)致一個(gè)瞬時(shí)電勢(shì)變化直至慢慢恢復(fù)電荷平衡。這種電勢(shì)變化就是所謂的移動(dòng)噪聲，這種噪聲會(huì)影響EEG信號(hào)質(zhì)量。因?yàn)榫€圈的脈沖振動(dòng)和被試者的動(dòng)作會(huì)在電極上產(chǎn)生移動(dòng)噪聲，所以在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中必須避免電極與TMS線圈直接接觸[13-14]。有報(bào)道稱(chēng)在皮膚和電極的接觸面上加上500 g的重量將會(huì)產(chǎn)生大約5 mV的電勢(shì)變化[15]。此外，存儲(chǔ)在電極到皮膚間的電勢(shì)也可能會(huì)在EEG信號(hào)中產(chǎn)生噪聲，盡管這種噪聲還沒(méi)有得到系統(tǒng)研究[5,16]。目前也有研究表示清潔皮膚或者刺破皮膚以短接電極和皮膚，可以有效地減少這種噪聲的發(fā)生，但是要徹底解決這個(gè)問(wèn)題還需要進(jìn)行大量的探索性工作。

TMS線圈的電磁能量會(huì)產(chǎn)生一個(gè)最大120 dB的“嗒”聲，這個(gè)聲音會(huì)明顯地激活被試者的聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)，并在EEG信號(hào)中產(chǎn)生一個(gè)誘發(fā)信號(hào)。這種誘發(fā)信號(hào)很容易被誤解為有用信號(hào)。通常在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，會(huì)給被試者帶上耳塞以減弱這種線圈噪聲的影響。一般情況下，一副質(zhì)量好的耳塞可以有效降低聽(tīng)覺(jué)噪聲的影響，但是不能完全消除，因?yàn)榫€圈噪聲會(huì)通過(guò)頭骨傳播，同樣會(huì)誘發(fā)聽(tīng)覺(jué)電信號(hào)。因此，為了保證完全消除聽(tīng)覺(jué)反應(yīng)，有人提出使用一種與TMS線圈具有相同頻譜的偽裝噪聲來(lái)最小化噪聲能量[17]。

為了解決TMS與EEG結(jié)合中的噪聲問(wèn)題，最近很多研究提出了離線噪聲去除方法。其中最簡(jiǎn)單的是直接舍棄噪聲信號(hào)，但是這樣會(huì)使得大量有用信息被舍棄。Bender和他的合作者[18]提出了基于phantom頭模型使用記錄模板噪聲的方式來(lái)從EEG中去除噪聲干擾，但是隨后研究發(fā)現(xiàn)這種方法并不能完全表示人頭皮記錄的噪聲。更加先進(jìn)的噪聲去除方法是主成分分析（Principal Component Analysis，PCA）[19]和獨(dú)立分量分析（Independent Component Analysis，ICA）[20]。在這些方法實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，PCA或者ICA用來(lái)檢測(cè)并去除TMS誘發(fā)信號(hào)中的噪聲成分。

筆者發(fā)現(xiàn)當(dāng)TMS脈沖作用于前額位置特別是靠近眼睛時(shí)，將誘發(fā)一種眼電和肌電的混合噪聲。這種混合噪聲給TMS研究前額葉相關(guān)腦區(qū)帶來(lái)難題。這種混合噪聲中，眼電和面部肌電具有相似的空間和時(shí)間重疊。傳統(tǒng)的PCA和ICA的方法可以有效地去除獨(dú)立的眼電或者肌電噪聲，但對(duì)于這種混合噪聲無(wú)能為力。經(jīng)過(guò)多種嘗試，筆者提出了一種結(jié)合經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解（Empirical Mode Decomposition，EMD）和典型相關(guān)分析（Canonical Correlation Analysis，CCA）的去噪方法作為ICA的后續(xù)處理方法用來(lái)去除這種TMS誘發(fā)的混合噪聲。圖2展示了這種去噪方法，并與其他幾種方法進(jìn)行了對(duì)比。通過(guò)這種方法去噪，成功得到了TMS作用于前額葉誘發(fā)的腦電反應(yīng)電位。

圖2 結(jié)合經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解和典型相關(guān)分析的去噪方法

盡管這些方法的出現(xiàn)給TMS下EEG的去噪帶來(lái)了曙光，但是仍存在很多缺陷。目前尚沒(méi)有任何一種方法可以用來(lái)證明去掉的噪聲成分中是否含有有用的腦電噪聲。因此，TMS下EEG去噪算法還有待進(jìn)一步研究，TMS-EEG結(jié)合中EEG去噪還有很多工作需要開(kāi)展。

2.4 線圈

隨著科學(xué)界出現(xiàn)使用雙脈沖TMS評(píng)價(jià)腦區(qū)內(nèi)功能連接和同半球因果區(qū)域研究的熱潮，TMS線圈的大小成為了一個(gè)局限。專(zhuān)門(mén)為此應(yīng)用而特別設(shè)計(jì)的縮小化線圈已經(jīng)被應(yīng)用到諸如對(duì)同半球背頁(yè)側(cè)運(yùn)動(dòng)區(qū)和初級(jí)運(yùn)動(dòng)區(qū)的研究[21]。但是，還需要對(duì)現(xiàn)有線圈進(jìn)行更加科學(xué)地改進(jìn)。比如，隨著線圈減小，要達(dá)到相同的刺激效果，所需要的電流就會(huì)增加。此外，更小的線圈會(huì)迅速發(fā)熱，在很大程度上限制了刺激的時(shí)間間隔和頻率。而對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)的70 mm 、8字形的線圈，在重復(fù)刺激過(guò)程中的線圈發(fā)熱通常使用激活冷卻系統(tǒng)（水冷或風(fēng)冷）來(lái)降溫。

另一個(gè)TMS的關(guān)鍵技術(shù)改進(jìn)就是要提高刺激的聚焦性和穿透深度。一般來(lái)說(shuō)，更大維度的線圈可以產(chǎn)生更深的刺激，但是更小的線圈可以提高刺激的聚焦性。這成為T(mén)MS運(yùn)用于臨床研究和基礎(chǔ)神經(jīng)科學(xué)研究的短板，因?yàn)椴痪劢勾碳?，?huì)影響到非研究腦區(qū)的活動(dòng)；而刺激深度不夠，限制了研究腦區(qū)的活動(dòng)，要解決這種矛盾則需要設(shè)計(jì)更加先進(jìn)的線圈。對(duì)于目前標(biāo)準(zhǔn)的8字形線圈，其聚焦區(qū)域大概有1到2個(gè)，而有效刺激深度約為2.5 cm，刺激區(qū)域的大小取決于線圈的形狀和組織分布[22]。TMS誘發(fā)的電場(chǎng)強(qiáng)度會(huì)隨著距離增加迅速衰減，所以對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)8字形線圈，TMS刺激的最大有效深度局限于皮層、小腦和脊髓組織結(jié)構(gòu)。而對(duì)于更深組織的刺激，例如扣帶回等則需要更加先進(jìn)的線圈設(shè)計(jì)。近年來(lái)，TMS線圈的設(shè)計(jì)工作一直倍受關(guān)注，其中發(fā)展了各式各樣的線圈類(lèi)型來(lái)提高聚焦性和刺激深度，比如錐形線圈、碗狀線圈、線圈陣列等。Park工作組[23]在2013年發(fā)展了一種新的微型磁刺激線圈，開(kāi)創(chuàng)性地將微型線圈植入腦組織中。這種線圈解決了深部腦刺激器與腦組織兼容性的問(wèn)題，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了精確刺激。

3 總結(jié)

TMS-EEG發(fā)展成為一種用來(lái)研究大腦皮層特性和腦功能的重要工具。更重要的是，TMS-EEG可以直接檢測(cè)TMS脈沖誘發(fā)的皮層信號(hào)并測(cè)定皮層的興奮性。TMS和EEG技術(shù)的發(fā)展將會(huì)使得二者融合變得更加簡(jiǎn)便。在線或離線的噪聲處理方法也將促進(jìn)科研工作者研究離TMS脈沖時(shí)間更近的腦電信息。此外，先進(jìn)的EEG信號(hào)處理方法例如源定位方法的發(fā)展直接揭示了TMS下誘發(fā)腦電信號(hào)的傳導(dǎo)過(guò)程和各腦區(qū)之間的連接性。新的TMS范式的設(shè)計(jì)直接推進(jìn)了皮層網(wǎng)絡(luò)機(jī)制的研究，特別是在皮層抑制和神經(jīng)元可塑性等方面。當(dāng)然，盡管最近十年里TMS與EEG技術(shù)得到迅猛地發(fā)展，但是還有很多工作需要開(kāi)展。比如，為了進(jìn)一步解釋TMS誘發(fā)EEG電位的原理，需要從微觀上結(jié)合分子學(xué)和藥理學(xué)的知識(shí)研究TMS對(duì)大腦調(diào)控的機(jī)理，深入理解TMS的腦調(diào)控效果在EEG信號(hào)上的反應(yīng)。在技術(shù)方面也需要開(kāi)展更多具有創(chuàng)新的工作，例如具有更高聚焦性的線圈，更理想的假刺激和更有效的去噪方法。隨著TMS-EEG技術(shù)的發(fā)展和對(duì)TMS誘發(fā)信號(hào)的進(jìn)一步研究，TMS-EEG技術(shù)將繼續(xù)提供更深的腦組織刺激，并更深層次地揭示腦皮層網(wǎng)絡(luò)的功能。

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Transcranial Magnetic Stimulation–Electroencephalogram Imaging System

BAI Yang1, LI Xiao-li2
1.School of Electric Engineering, Yanshan University, Qinhuangdao Hebei 066004, China；2.National Key Laboratory of Cognitive Neuroscience and Learning, Beijing Norm al University, Beijing 100875, China

Transcranial magnetic stimulation（TMS）is a varying magnetic field generated by the transient discharge of the large capacitance under high voltage, which has been w idely applied in several neurophysiological researches, including excitability, inhibition and plasticity.Recently, TMS combined w ith electroencephalography（EEG）has become an important tool in exploring the function and activity of brain.The challenges and research advances of the TMS-EEG imaging system were introduced in this paper.

transcranial magnetic stimulation；electroencephalography brain；brain modulation

R318.6

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2015.12.002

1674-1633（2015）12-0005-05

2015-08-28

國(guó)家自然科學(xué)基金（61273063）。

李小俚，教授。

通訊作者郵箱：xiaoli@bnu.edu.cn