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1、【?？铺厣诎耸凇拷?jīng)顱直流電刺激( tDCS)技術(shù)早期研究證實(shí)，用靈長類動(dòng)物代替人接受脈沖或直流電刺激， 發(fā)現(xiàn)超過一半的電流都穿過了顱骨到達(dá)腦組織。tDCS是一種老式刺激方法的新應(yīng)用，把 1-2mA 的微弱直流電通過表面電極導(dǎo)入顱內(nèi)，對(duì)神經(jīng)的刺激不能引起動(dòng)作電位，但能以電場作用方式影響刺激電極部位下神經(jīng)細(xì)胞的膜電位，引起細(xì)胞膜局部電位、閾電位的改變，正極下神經(jīng)元興奮性增加，負(fù)極下神經(jīng)元興奮性減小。因?yàn)椴僮鞣奖?、價(jià)格便宜、容易普及，tDCS 對(duì)神經(jīng)興奮性的雙向調(diào)節(jié)正引起臨床醫(yī)學(xué)界的興趣。tDCS 的發(fā)展歷程自古以來就有很多關(guān)于不受控電刺激對(duì)大腦進(jìn)行調(diào)控的報(bào)告。最初埃及人發(fā)現(xiàn)了鯰魚的電特性，

2、但是他們不知道該如何在臨床應(yīng)用。Plato 和 Aristotle發(fā)現(xiàn)，電鰩魚放電時(shí)會(huì)使人產(chǎn)生麻木的感覺。后來人們將電鰩魚放到頭皮上用于治療頭痛，雖然方法很簡易，但這是最早的應(yīng)用經(jīng)顱直流電刺激。隨后，羅馬人開始培養(yǎng)專門用于治療頭痛的電鰩魚，并開始在龐貝古城推廣。到了11 世紀(jì)人們開始嘗試?yán)秒妬碇委熂膊?，穆斯林名醫(yī)Ibn-Sidah 曾經(jīng)建議使用活的電鯰治療來治療癲癇( epilepsy) 。 隨著 18 世紀(jì)電池的發(fā)明，對(duì)經(jīng)顱直流電刺激進(jìn)行系統(tǒng)評(píng)估成為可能。Walsh (1773), Galvani (1791, 1797), 以及 Volta(1792) 都認(rèn)識(shí)到不同時(shí)長的電刺激可以誘發(fā)不

3、同的生理改變。事實(shí)上，第一個(gè)關(guān)于電流刺激臨床應(yīng)用的系統(tǒng)性報(bào)告也可以回溯到這一時(shí)期，意大利生理學(xué)家Giovanni Aldini 等人采用經(jīng)顱電刺激治療抑郁癥。隨著認(rèn)識(shí)的發(fā)展，技術(shù)逐步成熟，對(duì)于經(jīng)顱電刺激的研究正在不斷地完善。但是在最近的歷史中，由于電休克（ECT）及精神藥物的使用以及可信神經(jīng)生理學(xué)標(biāo)志物的缺乏共同造成利用直流電對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)（ CNS）進(jìn)行刺激不再被作為精神病學(xué)重要治療和研究手段，tDCS 被暫時(shí)冷落。近年來，在現(xiàn)代生活中，人們對(duì)于癲癇、慢性疼痛等疾病的關(guān)注越來越多，這也成為促進(jìn)神經(jīng)刺激技術(shù)發(fā)展的重要因素。神經(jīng)刺激技術(shù)越來越受到大眾的關(guān)注，經(jīng)顱直流電刺激（tDCS） 、深部腦刺

4、激（DBS） 、經(jīng)顱磁刺激（TMS）技術(shù)又開始得到快速發(fā)展。1998 年 Prior 等發(fā)現(xiàn)，微弱的經(jīng)顱直流電刺激可以引起皮層雙相的、極性依賴性的改變，隨后 Nitsche 的研究證實(shí)了這一發(fā)現(xiàn)，從而為 tDCS 的臨床研究拉開了序幕。目前該技術(shù)已經(jīng)成為神經(jīng)康復(fù)醫(yī)學(xué)、認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)、精神病學(xué)的研究熱點(diǎn)。tDCS 電流與刺激效果經(jīng)顱直流電刺激（transcranial directcurrent stimulation ， tDCS） 是一種非侵入性的大腦神經(jīng)調(diào)控技術(shù)，tDCS 有一個(gè)直流微電刺激器（供電電池設(shè)備）、一個(gè)陰極電極和一個(gè)陽極電極，外加一個(gè)控制軟件設(shè)置刺激類型的輸出。使用時(shí)，一個(gè)電極放

5、在刺激的皮質(zhì)區(qū)域的顱骨上方，另一個(gè)放在對(duì)側(cè)的眼窩之上，參照電極也可置于肩上或顱外的其他部位，保證兩個(gè)刺激電極板之間相互干擾最小。電極放置在大腦表面后，刺激器輸由1-2 mA的微弱直流電，使電流從陽極流動(dòng)到陰極，從而形成一個(gè)環(huán)路。一部分電流在通過頭皮和顱骨時(shí)衰減，另一部分電流則穿過顱骨作用于大腦皮質(zhì)，進(jìn)而調(diào)節(jié)大腦皮質(zhì)活動(dòng)，影響相應(yīng)的感知覺、運(yùn)動(dòng)和認(rèn)知行為。電刺激時(shí)，通常采用一對(duì)浸有生理鹽水的海綿或棉布電極對(duì)頭顱的選定部位進(jìn)行刺激，生理鹽水的最佳濃度范圍在15140 mmol/L ,也有研究認(rèn)為在電極上用導(dǎo)電膏更有助于電流的導(dǎo)入。通過給極化的神經(jīng)元施加額外的電刺激可調(diào)節(jié)神經(jīng)元的興奮性。tDCS 的

6、效果取決于刺激電流密度(mA/cm2) 和持續(xù)時(shí)間。表面電極一般為25-35cm2。 電流密度的大小并沒有定論，考慮到安全問題，目前的研究一般選取在 0.0290.08 mA/cm2的范圍內(nèi)。根據(jù)電極放置位置和刺激時(shí)間不同，tDCS 有三種常見的刺激模式：陽極經(jīng)顱直流微電刺激即陽極電極置于目標(biāo)腦區(qū)位置；陰極刺激即陰極電極置于目標(biāo)腦區(qū)位置；對(duì)照假刺激即給予非常短暫的電流刺激(約30 s),僅使被試產(chǎn)生與真刺激相同的主觀感覺，而對(duì)照假刺激的電極放置模式一般同其相應(yīng)的真刺激的放置模式一致。陽極刺激通常能增強(qiáng)刺激部位神經(jīng)元的興奮性，陰極刺激則降低刺激部位神經(jīng)元的興奮性。偽刺激多是作為一種對(duì)照刺激。tD

7、CS 作為一種 新型的神經(jīng)調(diào)控手段，與其它的非侵入性大腦神經(jīng)調(diào)節(jié)技術(shù)相比，如經(jīng)顱磁刺激(TMS) ，具有安全性較高的特點(diǎn)，因?yàn)閠DCS 不直接誘發(fā)動(dòng)作電位的產(chǎn)生，故沒有引發(fā)癲癇發(fā)作的危險(xiǎn)性；同時(shí)tDCS 在操作過程中不伴有刺激器的聲音，使得雙盲對(duì)照可信；此外，tDCS 設(shè)備費(fèi)用低廉，操作簡單，效果可靠，多項(xiàng)研究表明，tDCS 對(duì)腦卒中、帕金森，阿爾茲海默病(Alzheimer disease， AD) 及抑郁癥等多種神經(jīng)、精神疾病的癥狀具有改善作用。tDCS 的安全性tDCS 作為一種非侵入性物理治療方法，臨床試驗(yàn)證明是很安全的。除了偶有一過性輕微頭痛或電極下頭皮發(fā)癢外，tDCS 迄今沒有造成

8、重大不利影響。tDCS 不會(huì)導(dǎo)致電極熱效應(yīng)。不會(huì)提高血清神經(jīng)元特異性烯醇化酶(一個(gè)敏感的神經(jīng)元損傷標(biāo)志酶)水平。 Nitsche 等通過 MRI 的 T1 加權(quán)成像和彌散加權(quán)成像，觀察受試者在公認(rèn)的安全模式下tDCS 刺激 30 min 和 1 h 后大腦是否有病變，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，大腦并沒有出現(xiàn)組織水腫、血腦屏障失衡、腦組織結(jié)構(gòu)改變等現(xiàn)象。Poreisz 等用 tDCS 對(duì)567 例進(jìn)行研究，包括健康者(75 )和患者(25 )，病種包括卒中后遺癥、偏頭痛、耳鳴、帕金森病、癲癇等，連續(xù)2 年觀察發(fā)現(xiàn)，tDCS 不會(huì)導(dǎo)致特殊不適，不會(huì)對(duì)人體造成損傷，因此認(rèn)為tDCS 是一種比較安全的經(jīng)顱刺激方式。雖

9、然其標(biāo)準(zhǔn)還沒有完全確定，但一般認(rèn)為從低電流開始緩慢增加到預(yù)設(shè)電流強(qiáng)度，在停止刺激時(shí)也需要緩慢減小電流后去掉電極， 可以有效的避免偶爾出現(xiàn)的輕微刺痛。目前尚沒有tDCS誘發(fā)癲癇發(fā)作的報(bào)道，公認(rèn)應(yīng)用于人的刺激電流應(yīng)小于20minmA。 對(duì)于 tDCS 刺激時(shí)間目前也沒有嚴(yán)格的限制，被認(rèn)為是最佳刺激時(shí)間。根據(jù)目前tDCS 的安全指導(dǎo)參數(shù)，tDCS 應(yīng)用于皮質(zhì)的運(yùn)動(dòng)區(qū)和和非運(yùn)動(dòng)區(qū)，無論是對(duì)健康人還是有神經(jīng)病學(xué)疾病患者，其不良作用都很小。最常見的不良作用為電極板下輕微的麻感和癢感，存留時(shí)間較短。tDCS刺激結(jié)束后，頭痛、惡心、失眠的發(fā)生率很低；癢感發(fā)生率和麻感的強(qiáng)度正常人較患者明顯，而刺激后患者頭痛較正

10、常人發(fā)生率偏高。tDCS 的作用機(jī)制目前，針對(duì)tDCS 調(diào)節(jié)大腦活動(dòng)改變行為輸出的作用機(jī)制尚未闡明，不過前期的研究為 tDCS 的潛在機(jī)制提供了證據(jù)。與其他非侵入性腦刺激技術(shù)如經(jīng)顱磁刺激不同，tDCS 不是通過閾上刺激引起神經(jīng)元放電，而是通過調(diào)節(jié)自發(fā)性神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)活性而發(fā)揮作用。研究認(rèn)為，tDCS 的主要機(jī)制之一是它可以改變神經(jīng)元的靜息電位。神經(jīng)生理實(shí)驗(yàn)證明，神經(jīng)元通過放電頻率改變對(duì)靜態(tài)電場（直流電）起反應(yīng)。因此當(dāng) tDCS 的正極或陽極靠近神經(jīng)元胞體或樹突時(shí)，靜息電位會(huì)降低，神經(jīng)元自發(fā)放電增加，產(chǎn)生去極化，從而激活細(xì)胞的活性；而電場方向顛倒時(shí)神經(jīng)元放電減少，則發(fā)生超極化，從而降低細(xì)胞的活性。這

11、一現(xiàn)象可用 TMS 在 tDCS 前后檢測運(yùn)動(dòng)誘發(fā)電位（ MEP） 或運(yùn)動(dòng)閾值（MT） ， tDCS 的正極部位引發(fā)MEP 幅度增加，MT 減小。這說明陽極刺激提高皮層神經(jīng)元的興奮性而陰極刺激降低興奮性。tDCS 影響的只是已經(jīng)處于活動(dòng)狀態(tài)的神經(jīng)元，不會(huì)使處于休眠狀態(tài)的神經(jīng)元放電。陽極tDCS 提高興奮性的作用與離子通道有關(guān)。離體的研究結(jié)果顯示陽極tDCS 的興奮作用被電壓依賴的鈉通道和鈣通道的拮抗劑阻斷。tDCS不僅能調(diào)節(jié)單個(gè)神經(jīng)元的活動(dòng)，而且能影響多個(gè)神經(jīng)元和神經(jīng)元群的整體活動(dòng)。tDCS 可以調(diào)控靜息狀態(tài)的delta 和 theta頻段的腦電活動(dòng)。tDCS 除了即刻效應(yīng)以外，與其功能相關(guān)的

12、另一主要效應(yīng)是后效應(yīng)，即在刺激停止之后，刺激作用依然持續(xù)一段時(shí)間。這是tDCS 發(fā)揮治療作用的關(guān)鍵效應(yīng)。后效應(yīng)的持續(xù)時(shí)間與電流強(qiáng)度、刺激時(shí)間以及刺激次數(shù)有關(guān)。tDCS 的后效應(yīng)與其影響神經(jīng)元之間的突觸連接功能，改變突觸可塑性有關(guān)。近些年來發(fā)現(xiàn)多種神經(jīng)遞質(zhì)都參與tDCS誘導(dǎo)的后效應(yīng)，其中谷氨酸系統(tǒng)最為突出。陽極刺激的調(diào)節(jié)作用能夠降低抑制性神經(jīng)遞質(zhì)y -氨基丁酸（GABA ）的局部水平，而陰極刺激提高了簡單的運(yùn)動(dòng)任務(wù)過程中運(yùn)動(dòng)區(qū)域谷氨酸的傳輸。GABA 的高低影響學(xué)習(xí)能力，因此這種高低可能在 tDCS 提高學(xué)習(xí)和認(rèn)知能力中占有重要作用。進(jìn)一步的動(dòng)物研究表明，陽極電刺激能夠提高腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子（是

13、一種對(duì)突觸學(xué)習(xí)起到關(guān)鍵的生長因子）的分泌，這又反過來調(diào)節(jié)長時(shí)程增強(qiáng)（LTP）。N-甲基-D-天冬氨基酸（NMDA ）受體活動(dòng)調(diào)節(jié)LTP。 因此可見，tDCS 的作用機(jī)制似乎涉及到多種神經(jīng)遞質(zhì)和各種不同維度的神經(jīng)活動(dòng)。然而，是否有特異性的作用機(jī)制解釋tDCS 的作用，具體哪些是主導(dǎo)的、關(guān)鍵的機(jī)制，而哪些又是隨從變化的、次要的機(jī)制，這些問題還有待進(jìn)一步探討。tDCS 的適應(yīng)癥和禁忌癥：tDCS 的主要應(yīng)用領(lǐng)域涉及腦功能調(diào)控、認(rèn)知增強(qiáng)、情緒調(diào)控、道德價(jià)值判斷、 決策研究等。根據(jù)現(xiàn)有研究資料，總結(jié)出以下適應(yīng)癥，包括各種神經(jīng)、精神類疾病，如：腦損傷所致運(yùn)動(dòng)障礙、平衡障礙、 認(rèn)知障礙、言語語言障礙、視知覺

14、障礙、意識(shí)障礙、肌張力障礙等；兒童腦癱、自閉癥等；纖維肌痛、中樞性疼痛、脊髓痛等；脊髓損傷；癲癇；失眠、抑郁癥、焦慮癥、精神分裂癥、物質(zhì)依賴（尼古丁、可卡因、酒精）等。當(dāng)出現(xiàn)以下情況，應(yīng)當(dāng)與患者充分溝通，根據(jù)具體情況慎用或者禁用tDCS:使用植入式電子裝置（例如心臟起搏器）的患者；治療區(qū)域有帶有金屬部件的植入器件患者；發(fā)熱、電解質(zhì)紊亂或生命體征不穩(wěn)定患者；局部皮膚損傷或炎癥患者；有出血傾向的患者；有顱內(nèi)壓增高的患者；存在嚴(yán)重心臟疾病或其他內(nèi)科疾病的患者；急性大面積腦梗塞的患者；刺激區(qū)域有痛覺過敏的患者；孕婦；兒童；癲癇患者。tDCS臨床典型應(yīng)用運(yùn)動(dòng)功能 Stagg等觀察了 11例6個(gè)月以后的卒

15、 中患者，對(duì)側(cè)半球應(yīng)用陰極tDCS,使運(yùn)動(dòng)功能顯著增強(qiáng)，且 fMRI 顯示損傷側(cè)半球相關(guān)的活動(dòng)也增強(qiáng)。同樣，通過陽極 tDCS 提高受損半球的興奮性，可以使受損半球M1 區(qū)的神經(jīng)活動(dòng)增強(qiáng)。2012年Reme等對(duì)2011年1月前的36個(gè)研究報(bào)道的54 例患側(cè)上肢任務(wù)試驗(yàn)進(jìn)行Meta 分析，卒中患者在對(duì)側(cè) M1 區(qū)、雙側(cè)腹側(cè)前運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)和輔助運(yùn)動(dòng)區(qū)相對(duì)于健康受試者表現(xiàn)有更高的激活性，在對(duì)側(cè)區(qū)域主動(dòng)任務(wù)比被動(dòng)任務(wù)更容易激活。上肢痙攣屈亞萍等將50 例卒中上肢痙攣患者按數(shù)字法隨機(jī)分為tDCS 組和對(duì)照組，各 25 例。 對(duì) tDCS組患者進(jìn)行經(jīng)顱直流電刺激治療，方法為陰極刺激患側(cè)初級(jí)運(yùn)動(dòng)感覺區(qū)，并結(jié)合運(yùn)

16、動(dòng)訓(xùn)練，而對(duì)照組只進(jìn)行運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練。治療時(shí)間均為1 個(gè)月。結(jié)果顯示tDCS 組 MAS、 FMA 和 BI治療前、后比較，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，證明tDCS 可以緩解卒中后上肢痙攣，配合恰當(dāng)?shù)目祻?fù)治療，能夠改善患者的肢體運(yùn)動(dòng)功能，并提高患者的日常生活能力。失語癥 Baker等對(duì) 10 例左半球卒中后慢性失語癥患者的研究發(fā)現(xiàn)，左額葉陽極tDCS(1 mA, 20 min, 5d)可改善患者命名的正確率。這個(gè)研究中除了應(yīng)用tDCS 外，還配合了圖片命名任務(wù)的治療。隨后其研究小組對(duì)8 例慢性失語患者的左半球后部皮質(zhì)進(jìn)行陽極tDCS 刺激， 結(jié)果顯示，患者圖片命名反應(yīng)時(shí)縮短。Fiori 等對(duì) 3 例慢性非流

17、利型失語癥患者左半球Wernicke 區(qū)進(jìn)行 5 d 的陽極 tDCS 刺激 (20 min ， 1 mA) ，此外配合語言強(qiáng)化訓(xùn)練，結(jié)果發(fā)現(xiàn)3 例患者圖片命名的正確率提高。上述的研究被證實(shí)對(duì)患者的效果持續(xù)至少3 周。汪潔等對(duì)7 例腦卒中失語癥患者分別進(jìn)行A 期 4 周的語言訓(xùn)練治療和B 期 4周的 tDCS 加浯言訓(xùn)練治療。陽極 tDCS 刺激左外側(cè)裂后周圍區(qū)，1 mA,每次20 rain,每天1次，每周5天，共20次。結(jié)果顯示，A 期4 周語言訓(xùn)練后聽理解能力（聽覺詞-圖匹配）無提高，而B 期4 周tDCS 加語言訓(xùn)練后聽覺詞圖匹配明顯提高，同時(shí)圖命名也提高。認(rèn)知障礙有研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)健康受試者的右側(cè)前顳葉施以陽極刺激的同時(shí)對(duì)左側(cè)前顳葉進(jìn)行陰極刺激，可增強(qiáng)視覺記憶。該研究結(jié)果顯示，陽極刺激背外側(cè)前額葉皮質(zhì)（dorsal lateralprefrontalcortex， DLPFC） 可提高健康受試者數(shù)字廣度記憶任務(wù)的正確性和刺激后10 min 內(nèi)的隱形記憶功能（概率分類任務(wù) ）