Repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) modulates cortical excitability beyond the duration of the rTMS trains themselves. Depending on rTMS parameters, a lasting inhibition or facilitation of cortical excitability can be induced. Therefore, rTMS of high or low frequency over motor cortex may change certain aspects of motor learning performance and cortical activation. This study investigated the effect of high and low frequency subthreshold rTMS applied to the motor cortex on motor learning of sequential finger movements and brain activation using functional MRI (fMRI). Three healthy right-handed subjects (mean age 23.3) were enrolled. All subjects were trained with sequences of seven-digit rapid sequential finger movements, 30 minutes per day for 5 consecutive days using their left hand. 10 Hz (high frequency) and 1 Hz (low frequency) trains of rTMS with 80% of resting motor threshold and sham stimulation were applied for each subject during the period of motor learning. rTMS was delivered on the scalp over the right primary motor cortex using a figure-eight shaped coil and a Rapid(R) stimulator with two Booster Modules (Magstim Co. Ltd, UK). Functional MRI (fMRI) was performed on a 3T ISOL Forte scanner before and after training in all subjects (35 slices per one brain volume TR/TE = 3000/30 ms, Flip angle , FOV 220 mm, matrix, slice thickness 4 mm). Response time (RT) and target scores (TS) of sequential finger movements were monitored during the training period and fMRl scanning. All subjects showed decreased RT and increased TS which reflecting learning effects over the training session. The subject who received high frequency rTMS showed better performance in TS and RT than those of the subjects with low frequency or sham stimulation of rTMS. In fMRI, the subject who received high frequency rTMS showed increased activation of primary motor cortex, premotor, and medial cerebellar areas after the motor sequence learning after the training, but the subject with low frequency rTMS showed decreased activation in above areas. High frequency subthreshold rTMS on the motor cortex may facilitate the excitability of motor cortex and improve the performance of motor sequence learning in normal subject.

본 연구는 30-40대의 중·장년층을 대상으로 스트레스 완화 훈련과 자극에 따른 뇌 활성화 영역을 알아보고자 명상이나 규칙적인 운동 경험이 없는 대상자 30명을 실험군, 유산소운동군, 통제군에 각각 10명씩 무선 배치하여 8주간, 주 3회 회당 50분간을 각 집단별 실험처치에 따라 실험을 실시하였다. 8주간의 훈련을 마친 후, 3분간의 청각소음 및 암산 스트레스원에 노출시켰을 때, 자극제시 전·후의 F3, Fz, F4, C3, C4, P3, Pz, P4 등 9개의 뇌파 전극 부위에 대해 알파파와 감마파의 크기 해석을 통한 국부적 변화 및 공간적 상관도(coherence)를 분석하였다. 반복측정 이원분산분석 결과, 알파파의 F3와 C3 부위에서 자극제시 전·후에 집단과 시기에서 유의한 변화를 나타냈으며, 감마파에서는 F3부위에서만 시기와 집단×시기의 상호작용 효과에서 유의한 변화를 보였다. 그리고 Coherence 해석에 따른 윌콕슨 검정 결과, 알파파에서 유산소군과 통제군은 자극제시 전·후에 국부적으로 감소한 반면, 실험군에서는 오히려 증가하였으며, 감마파에서도 실험군이 유산소군과 통제군에 비해 뇌 전체 영역에서의 더 많은 유의한 증가를 나타냈다. 이러한 결과는 실험군의 뇌호흡에 기반을 둔 신체적, 인지적 기법의 훈련적용은 단시간의 일회적 스트레스 자극에 대해 뇌 기능 상태를 보다 안정적이고 효율적인 상태로 유지하게 하는데 도움을 줄 수 있는 가능성이 있음을 시사하였다.