2025年1月，剑桥大学Runhao Lu 等人在Brain Stimulation期刊（IF:7.6）发表了题为“Parietal alpha stimulation causally enhances attentional information coding in evoked and oscillatory activity” 的文章。
选择性注意（selective attention）是一种基本的认知机制，它帮助人们优先考虑与任务相关的信息，而忽略无关的信息。以往的研究表明，顶叶事件相关电位（ERPs）和α振荡反应在注意任务中具有关键作用。然而，ERP和α这两种信号能编码哪些信息、其编码不同信息的时间动态有何差异、之间是否存在因果联系等问题尚未解决。
以往的研究也发现，在α频段上进行经颅磁刺激可能会影响α振荡和与注意相关的ERP，并可能会进一步影响与任务相关的信息编码。因此，本文将TMS与ERP进行结合，旨在探究α振荡和ERP在编码不同类型的注意信息（注意哪里、注意什么和具体的视觉特征）中的相关机制。
2、研究方法
A.在研究1中，利用脑电图探究选择性注意不同方面的ERP和α功率的可解码性和时间动态。使用选择性注意任务和多变量解码分析MVPA的方法 ，分别基于ERP和α功率研究了三个任务方面的表征动态：注意哪里where、注意什么what和具体的视觉特征信息。
在选择性注意任务（图1A）中，包含了多种不同的注意信息（即where信息：注意左边还是右边；what信息：注意颜色还是朝向；以及具体的视觉特征：具体的颜色或朝向）。
B.在研究2中，对顶内沟（IPS）进行经颅磁刺激，观察其对ERP、α功率和选择性注意不同方面编码的因果影响。将TMS-EEG结合，在每个人的基于任务的α频率（IAF）上进行节律性TMS (rh-TMS)，或无节律性TMS（ar-TMS），并将这种刺激作用于右脑IPS（与注意力控制相关的区域）。
如图1A所示，受试者每次进行选择性注意任务时的第一次延迟后100ms开始接受5组α rh-TMS或ar-TMS脉冲，刺激强度设置为110%的运动阈值（平均为63%的机器最大输出强度）。对于α rh-TMS条件，脉冲频率为受试者的IAF。在ar-TMS条件中，只固定第1个脉冲和第5个脉冲的时间，脉冲之间的间隔时间是随机的，但每个脉冲间隔至少20ms，每个受试者的ar-TMS的总持续时间与rh-TMS相同。一个TMS-EEG session（rh-TMS或ar-TMS）共有1600个脉冲，每个session之间的间隔至少为7.2 s。
图1A 实验设计：在注视点之后会出现提示，由两种符号组成，一种让受试者注意左边或右边，另一种注意颜色或朝向，接着会出现彩色的倾斜条，受试者需要在色轮中点击选择相应的颜色和朝向。在TMS-EEG研究中，在IPS区域进行5次脉冲刺激脉冲分为有节律的（rh-TMS）和无节律的（ar-TMS）。
时频分析
使用与TMS兼容的脑电图设备actiCHamp Plus 64（德国Brain Products公司生产，深圳瀚翔脑科学股份有限公司全国总代理）来获取EEG数据(TMS-EEG的采样率设置为25000 Hz）。使用标准时频分解分析了α rh-TMS夹带对振荡功率和试验间相位相干（ITPC）的影响。
多变量解码分析MVPA
使用MATLAB中的CosMoMVPA工具箱进行多变量解码分析。使用两种分类器，基于反映ERP和α功率的数据，对三种类型的信息(注意哪里：左边vs.右边；注意什么：颜色vs.方向；视觉特征信息：颜色任务是偏黄还是偏蓝，方向任务是向左还是向右)进行分析。对于视觉特征信息，对四种注意条件下的视觉特征进行了解码：被关注对象的被关注特征（aOaF）、被关注对象的无人关注特征（aOuF）、无人关注对象的被关注特征（uOaF）和无人关注对象的无人关注特征（uOuF）。
4、研究结果
EEG的结果
如图1B所示，ERP和α能量都可以很好地编码注意哪里（左边vs.右边）的信息。基于ERP的解码准确率在刺激开始后急剧上升，在刺激开始后约340 ms达到峰值，随后下降；α的解码准确率从刺激出现后开始上升，在140毫秒左右达到峰值，并持续到试验结束。
图1C所示，ERP和α能量也可以很好地编码注意什么(注意颜色vs.方向)的信息。刺激开始后，基于ERP的解码准确率逐渐上升，并持续增加至结束；而基于α的解码在提示呈现结束以后才开始。
而对于视觉特征信息（图1D），ERP能够编码被关注对象的被关注特征和被关注对象无人关注的特征，α能量不能解码任何类型的特征信息。
图1 B 基于ERP的解码和基于α能量的解码:注意哪里（左边vs.右边）
图1 D 视觉特征信息（黄色与蓝色，向左与向右方向）
TMS-EEG的结果
α rh-TMS增加α功率和ITPC
与ar-TMS相比，rh-TMS在第一次脉冲后显示右侧后刺激区周围α功率和ITPC增加（图2A， 2B）
图2A α功率夹带的时频分析（α节律性经颅磁刺激-非节律性经颅磁刺激）
图2B α ITPC夹带频时频分析(α节律性经颅磁刺激-非节律性经颅磁刺激
α rh-TMS影响后对侧ERP振幅
在经颅磁刺激IPS区域之后，这些后对侧ERP成分的振幅得到增强（图2E）。
图2E 经颅磁刺激对后对侧振幅的影响
α - rh-TMS增强了任务前和任务中注意哪里（where）的神经编码
α节律的rh-TMS相对于ar-TMS能够提高对注意哪里（where）信息的编码（图3）。在ERP的解码中，解码能力在刺激出现以后快速上升（图3A），而α功率的解码在刺激开始前，大约220ms左右达到峰值（图3B）。
图3 经颅磁刺激对注意哪里（where）解码准确性的影响（左边vs.右边）。
但是，rh-TMS（相比于ar-TMS）对解码注意什么（what）信息和视觉特征信息没有影响（图4和图5）。
图4 经颅磁刺激对注意力解码准确性的影响
图5 经颅磁刺激对视觉特征信息解码准确性的影响
5、结论
单脑电和TMS-EEG结果均表明，ERP以一种动态的方式表征了所有三种类型（where, what, 和视觉特征）的任务信息。在单脑电结果中，ERP可以编码所有三种信息，但是α只可以编码where和what信息。将TMS-EEG进行结合，对IPS区域进行节律性刺激可以提高where信息的神经编码，但是对what和视觉特征信息的编码没有影响。
打电话
微信
QQ
产品中心
