结合呼吸同步嗅觉仪与脑刺激技术研究气味对皮质脊髓兴奋性及有效连接的影响

本研究旨在探讨大脑中嗅觉系统与运动系统之间的关系。我们特别关注愉快和不愉快的气味在正常和病理条件下对皮质脊髓可及性及有效连接性的影响。探索嗅觉-运动相互作用的机制基础需要仔细考虑两个方法学方面。

首先，在同一实验阶段内必须提供不同的嗅觉条件。其次，需要精确控制嗅觉刺激和经颅磁刺激（TMS）与呼吸时相的同步。本文介绍了一种新方法，专为严格研究愉快与不愉快气味感知过程中可能发生的皮质脊髓兴奋性及有效连接性的调制而设计。

所有刺激均与人类鼻呼吸同步呈现。该方法为临床研究奠定了基础，可用于探索嗅觉系统与运动系统之间的异常相互作用。目前，我们正在将这些方法应用于患有精神障碍的患者，这些患者通常伴有对气味的愉悦感知改变以及适应不良的趋近或回避行为。

首先，请受试者坐在舒适的椅子上，双手放松并呈掌心向下位。在安放电极前，使用去角质磨砂膏轻轻摩擦待贴电极部位的皮肤以进行准备。随后，用酒精棉片清洁将要安放电极的区域。

然后使用腹肌-肌腱组合方式，将一次性银/氯化银记录电极应用于第一背侧骨间肌。将接地电极置于尺骨茎突处。通过导线将电极连接至放大器。

将系统与数据采集系统集成。记录肌电图（EMG）信号，并评估显示在连接至数据采集系统的屏幕上的信号质量。接下来，将TMS线圈M1连接至A刺激器。

然后在受试者头部戴上一个贴合紧密的帽具。使用卷尺根据标准颅骨解剖标志测量鼻根点-枕外隆凸、耳前点-耳前点以及头围。在矢状中线与口间线的交点处确定头皮顶点，并用笔标记该位置。

接下来，将第一个小型8字形线圈切向放置于头皮上，位置为左脑M1区手部区域的估计位置，即位于头顶中点向外侧5厘米处。然后将TMS线圈DLPFC连接至B刺激器。

使用更新后的头皮定位方法，确定对应左侧背外侧前额叶皮层（DLPFC）的头皮区域。估算第二个小型双八线圈在DLPFC上的放置位置。下载在线Excel电子表格计算工具。

输入鼻根-枕外隆凸和耳前点-耳前点的距离以及头围（单位：厘米）。将XLA和YLA距离直接标记在受试者的头部。将经颅磁刺激（TMS）线圈置于假定的左侧背外侧前额叶皮层（DLPFC）位置，与头皮呈切线方向放置。

将手柄朝下并向外侧倾斜，与正中矢状线呈负45度角。在帽上标记经颅磁刺激（TMS）线圈在背外侧前额叶皮层（DLPFC）的放置位置，以确保整个实验过程中线圈位置正确。接下来，将嗅觉仪的鼻导管置于受试者鼻孔附近，以测量鼻腔呼吸。

指导受试者通过鼻子正常呼吸。打开便携式空气压缩机、嗅觉计表箱以及安装有软件的电脑。检查所有电缆连接。

进入校准阶段，持续20秒，以调整呼气相和吸气相的检测阈值。在嗅觉测量仪软件中运行自制的涂层脚本。以随机顺序递送spTMS和dsTMS与愉悦气味、不愉悦气味以及无气味的所有组合。

呼吸信号的代表性图谱显示，呼气相和吸气相在越过阈值时被检测到。气味刺激在呼气相阈值过后立即触发，而经颅磁刺激（TMS）脉冲则在吸气相阈值过后延迟触发。表明该方法能够根据人类鼻呼吸周期精确同步气味扩散与TMS刺激时机。

来自右侧第一背侧骨间肌（FDI）的肌电图（EMG）和运动诱发电位（MEP）记录显示，由单脉冲经颅磁刺激（spTMS）和双脉冲经颅磁刺激（dsTMS）诱发的MEP峰值振幅随气味物质的享乐价值而变化。当结果进行归一化处理后，所有MEP比值均低于1，表明左侧背外侧前额叶皮层（DLPFC）对左侧初级运动皮层（M1）具有抑制作用。