CMC学习系列 (12):卒中患者的前三角肌和肱肌的 CMC 显著降低

卒中患者的前三角肌和肱肌的 CMC 显著降低

0. 引言
1. 主要贡献
2. 方法
- 2.1 患者信息
- 2.2 实验范式
- 2.3 相干性计算
3. 结果
4. 讨论
5. 总结
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论文地址：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1388245709002363
论文题目：Functional corticomuscular connection during reaching is weakened following stroke
论文代码：无

0. 引言

为了研究运动皮层和肌肉之间的功能联系，我们测量了中风患者和对照组的脑电图-肌电图（EEG-EMG）相干性。与健康对照组相比，卒中患者在运动期间的 β （20-30 Hz）和较低 γ （30-40 Hz）波段的前三角肌（AD）和肱肌（BB）肌肉的皮质脉络一致性显著降低。恢复不良且持续上肢运动障碍的卒中幸存者在执行伸展任务时表现出显著较低的伽马带皮质脉络一致性。

1. 主要贡献

调查了恢复不良的卒中患者大脑和肌肉之间的皮质脑膜连贯性或功能联系
调查了卒中患者与健康对照组的连接强度

2. 方法

2.1 患者信息

21例上肢持续性不协调的卒中患者和8名健康对照者参与了这项研究。患者在卒中后 12-109 个月。所有患者均为初次卒中患者，其病变部位见表1。
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2.2 实验范式

使用没有任何辅助或阻力的肩部/肘部机器人用于支撑受试者的前臂和手，在水平面上标准化肩部/肘部伸展任务，并获取运动学数据。该装置限制了手指和腕关节的运动，只允许肘关节和肩关节的运动。在每次移动之前，受试者的手被放置在工作区（CWS）的中心，并在 PC 上显示一个目标，这需要手在水平面上精确地进行 14 厘米的线性移动。受试者试图通过弯曲肩膀和伸展肘关节，将受影响的手从 CWS 移动到目标，使其直接远离受试者。
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2.3 相干性计算

在相干性计算过程中应用了 Boxcar 窗口，窗口长度为 512 个采样点，重叠为 128 个样本，以生成瞬态系数。窗口长度始终是频率分辨率和时间分辨率之间的折衷方案。

3. 结果

图2显示了受试者的平均脑电图-肌电图连贯性（对于每块肌肉，上行为对照组，下行为中风患者）;图中仅显示了表现出显著一致性的像素（使用Bootstrap临界值计算）。
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与健康对照组相比，中风患者在所有头皮区域-肌肉组合方面的皮质脑脉相干性显着降低，尤其是 β （20-30 Hz） 和 γ （30-40 Hz） 波段的 AD 和 BB 肌肉在 -0.5-4 秒的时间段内，大致对应于运动的开始到结束。

图 4 显示了在 −0.5 至 4 s 的时间范围内计算的对照组（蓝色）和卒中患者（红色）的相干光谱。在任何脑电图-肌电图组合中，卒中患者的伽马波段都没有相干性峰值。
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4. 讨论

当前研究最重要的发现是在较高频率范围内脑电图-肌电图相干性显着降低。皮层区域的伽马振荡与认知功能有关，例如注意力和记忆力。

我们的皮质脉络相干性结果显示，卒中组和对照组之间的β频带（13-30 Hz）差异小于伽马波段。作者得出结论，在动态力条件下，感觉运动系统的皮质脊髓振荡模式转向更高的（主要是伽马）频率，以快速整合产生适当运动命令所需的视觉和体感信息。因为与产生静态等距力相比，进行准确、有针对性的到达运动需要更多的认知协调活动，因此合乎逻辑的是，对于中风后的运动受损患者，我们会观察到伽马波段的相干水平差异更大，而不是 β 波段。我们的运动性能数据在一定程度上证实了这种可能性，因为中风患者的协调性较差，而中风患者和对照组之间的力输出相似（图6）。

我们的结果没有显示卒中患者和对照组的相干性存在半球差异。关于这个问题存在争议，没有直接证据表明中风恢复后大脑和肌肉之间重新建立连接。在这项研究时，中风患者处于不同的康复/恢复阶段，这使得半球定位研究变得困难。在某种程度上，体积传导可能有助于双侧皮质与单侧肌肉的耦合。

总之，恢复不良且持续上肢运动缺陷的卒中幸存者在使用肩部/肘部肌肉执行伸展任务时表现出显着较低的伽马带皮质连贯性。它们较低的皮质脉络相干性可能反映了在运动动作过程中脑肌通不良或来自两个来源的信号整合不良。脑电图-肌电图相干性差可能反映了导致卒中患者达到能力受损的潜在机制。