?？铺厣诎耸诮?jīng)顱直流電刺激tDCS技術(shù)

【?？铺厣诎耸凇拷?jīng)顱直流電刺激（tDCS）技術(shù)早期研究證明，用靈長(zhǎng)類動(dòng)物替代人接受脈沖或直流電刺激，發(fā)現(xiàn)超出二分之一的電流都穿過(guò)了顱骨達(dá)成腦組織。tDCS是一種傳統(tǒng)刺激辦法的新應(yīng)用，把1-2mA的微弱直流電通過(guò)表面電極導(dǎo)入顱內(nèi)，對(duì)神經(jīng)的刺激不能引發(fā)動(dòng)作電位，但能以電場(chǎng)作用方式影響刺激電極部位下神經(jīng)細(xì)胞的膜電位，引發(fā)細(xì)胞膜局部電位、閾電位的變化，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。由于操作方便、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)正引發(fā)臨床醫(yī)學(xué)界的愛(ài)好。tDCS的發(fā)展歷程自古以來(lái)就有諸多有關(guān)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，但是他們不懂得該如何在臨床應(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(jué)。后來(lái)人們將電鰩魚放到頭皮上用于治療頭痛，即使辦法很簡(jiǎn)易，但這是最早的應(yīng)用經(jīng)顱直流電刺激。隨即，羅馬人開(kāi)始培養(yǎng)專門用于治療頭痛的電鰩魚，并開(kāi)始在龐貝古城推廣。到了11世紀(jì)人們開(kāi)始嘗試運(yùn)用電來(lái)治療疾病，穆斯林名醫(yī)Ibn-Sidah曾經(jīng)建議使用活的電鯰治療來(lái)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)定成為可能。Walsh(1773),Galvani(1791,1797),以及Volta(1792)都認(rèn)識(shí)到不同時(shí)長(zhǎng)的電刺激能夠誘發(fā)不同的生理變化。事實(shí)上，第一種有關(guān)電流刺激臨床應(yīng)用的系統(tǒng)性報(bào)告也能夠回溯到這一時(shí)期，意大利生理學(xué)家GiovanniAldini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停地完善。但是在近來(lái)的歷史中，由于電休克（ECT）及精神藥品的使用以及可信神經(jīng)生理學(xué)標(biāo)志物的缺少共同造成運(yùn)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被臨時(shí)冷落。近年來(lái)，在當(dāng)代生活中，人們對(duì)于癲癇、慢性疼痛等疾病的關(guān)注越來(lái)越多，這也成為增進(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(lái)越受到大眾的關(guān)注，經(jīng)顱直流電刺激（tDCS）、深部腦刺激（DBS）、經(jīng)顱磁刺激（TMS）技術(shù)又開(kāi)始得到快速發(fā)展。1998年P(guān)rior等發(fā)現(xiàn)，微弱的經(jīng)顱直流電刺激能夠引發(fā)皮層雙相的、極性依賴性的變化，隨即Nitsche的研究證明了這一發(fā)現(xiàn)，從而為tDCS的臨床研究拉開(kāi)了序幕?，F(xiàn)在該技術(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(transcranialdirectcurrentstimulation，tDCS)是一種非侵入性的大腦神經(jīng)調(diào)控技術(shù)，tDCS有一種直流微電刺激器（供電電池設(shè)備）、一種陰極電極和一種陽(yáng)極電極，外加一種控制軟件設(shè)立刺激類型的輸出。使用時(shí)，一種電極放在刺激的皮質(zhì)區(qū)域的顱骨上方，另一種放在對(duì)側(cè)的眼窩之上，參考電極也可置于肩上或顱外的其它部位，確保兩個(gè)刺激電極板之間互相干擾最小。電極放置在大腦表面后，刺激器輸出1～2mA的微弱直流電，使電流從陽(yáng)極流動(dòng)到陰極，從而形成一種環(huán)路。一部分電流在通過(guò)頭皮和顱骨時(shí)衰減，另一部分電流則穿過(guò)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)，影響對(duì)應(yīng)的感知覺(jué)、運(yùn)動(dòng)和認(rèn)知行為。電刺激時(shí)，普通采用一對(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疇在15～140mmol/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(guò)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的效果取決于刺激電流密度(mA/cm2)和持續(xù)時(shí)間。表面電極普通為25-35cm2。電流密度的大小并沒(méi)有定論，考慮到安全問(wèn)題，現(xiàn)在的研究普通選用在0.029～0.08mA/cm2的范疇內(nèi)。根據(jù)電極放置位置和刺激時(shí)間不同，tDCS有三種常見(jiàn)的刺激模式：陽(yáng)極經(jīng)顱直流微電刺激即陽(yáng)極電極置于目的腦區(qū)位置；陰極刺激即陰極電極置于目的腦區(qū)位置；對(duì)照假刺激即予以非常短暫的電流刺激(約30s)，僅使被試產(chǎn)生與真刺激相似的主觀感覺(jué)，而對(duì)照假刺激的電極放置模式普通同其對(duì)應(yīng)的真刺激的放置模式一致。陽(yáng)極刺激普通能增強(qiáng)刺激部位神經(jīng)元的興奮性，陰極刺激則減少刺激部位神經(jīng)元的興奮性。偽刺激多是作為一種對(duì)照刺激。tDCS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)，含有安全性較高的特點(diǎn)，由于tDCS不直接誘發(fā)動(dòng)作電位的產(chǎn)生，故沒(méi)有引發(fā)癲癇發(fā)作的危險(xiǎn)性；同時(shí)tDCS在操作過(guò)程中不伴有刺激器的聲音，使得雙盲對(duì)照可信；另外，tDCS設(shè)備費(fèi)用低廉，操作簡(jiǎn)樸，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(Alzheimerdisease，AD)及抑郁癥等多個(gè)神經(jīng)、精神疾病的癥狀含有改善作用。tDCS的安全性tDCS作為一種非侵入性物理治療辦法，臨床實(shí)驗(yàn)證明是很安全的。除了偶有一過(guò)性輕微頭痛或電極下頭皮發(fā)癢外，tDCS迄今沒(méi)有造成重大不利影響。tDCS不會(huì)造成電極熱效應(yīng)。不會(huì)提高血清神經(jīng)元特異性烯醇化酶(一種敏感的神經(jīng)元損傷標(biāo)志酶)水平。Nitsche等通過(guò)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30min和1h后大腦與否有病變，成果發(fā)現(xiàn)，大腦并沒(méi)有出現(xiàn)組織水腫、血腦屏障失衡、腦組織構(gòu)造變化等現(xiàn)象。Poreisz等用tDCS對(duì)567例進(jìn)行研究，涉及健康者(75％)和患者(25％)，病種涉及卒中后遺癥、偏頭痛、耳鳴、帕金森病、癲癇等，持續(xù)2年觀察發(fā)現(xiàn)，tDCS不會(huì)造成特殊不適，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。即使其原則還沒(méi)有完全擬定，但普通認(rèn)為從低電流開(kāi)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，能夠有效的避免偶然出現(xiàn)的輕微刺痛?，F(xiàn)在尚沒(méi)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)不大于2mA。對(duì)于tDCS刺激時(shí)間現(xiàn)在也沒(méi)有嚴(yán)格的限制，普通20min被認(rèn)為是最佳刺激時(shí)間。根據(jù)現(xiàn)在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(wú)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(jiàn)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常人發(fā)生率偏高。tDCS的作用機(jī)制現(xiàn)在，針對(duì)tDCS調(diào)節(jié)大腦活動(dòng)變化行為輸出的作用機(jī)制尚未闡明，但是前期的研究為tDCS的潛在機(jī)制提供了證據(jù)。與其它非侵入性腦刺激技術(shù)如經(jīng)顱磁刺激不同，tDCS不是通過(guò)閾上刺激引發(fā)神經(jīng)元放電，而是通過(guò)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的重要機(jī)制之一是它能夠變化神經(jīng)元的靜息電位。神經(jīng)生理實(shí)驗(yàn)證明，神經(jīng)元通過(guò)放電頻率變化對(duì)靜態(tài)電場(chǎng)(直流電)起反映。因此當(dāng)tDCS的正極或陽(yáng)極靠近神經(jīng)元胞體或樹(shù)突時(shí)，靜息電位會(huì)減少，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(chǎng)方向顛倒時(shí)神經(jīng)元放電減少，則發(fā)生超極化，從而減少細(xì)胞的活性。這一現(xiàn)象可用TMS在tDCS前后檢測(cè)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。這闡明陽(yáng)極刺激提高皮層神經(jīng)元的興奮性而陰極刺激減少興奮性。tDCS影響的只是已經(jīng)處在活動(dòng)狀態(tài)的神經(jīng)元，不會(huì)使處在休眠狀態(tài)的神經(jīng)元放電。陽(yáng)極tDCS提愉快奮性的作用與離子通道有關(guān)。離體的研究成果顯示陽(yáng)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)，并且能影響多個(gè)神經(jīng)元和神經(jīng)元群的整體活動(dòng)。tDCS能夠調(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，與其功效有關(guān)的另一重要效應(yīng)是后效應(yīng)，即在刺激停止之后，刺激作用仍然持續(xù)一段時(shí)間。這是tDCS發(fā)揮治療作用的核心效應(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效，變化突觸可塑性有關(guān)。近些年來(lái)發(fā)現(xiàn)多個(gè)神經(jīng)遞質(zhì)都參加tDCS誘導(dǎo)的后效應(yīng)，其中谷氨酸系統(tǒng)最為突出。陽(yáng)極刺激的調(diào)節(jié)作用能夠減少克制性神經(jīng)遞質(zhì)γ-氨基丁酸（GABA）的局部水平，而陰極刺激提高了簡(jiǎn)樸的運(yùn)動(dòng)任務(wù)過(guò)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(yáng)極電刺激能夠提高腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子（是一種對(duì)突觸學(xué)習(xí)起到核心的生長(zhǎng)因子）的分泌，這又反過(guò)來(lái)調(diào)節(jié)長(zhǎng)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(jiàn)，tDCS的作用機(jī)制似乎涉及到多個(gè)神經(jīng)遞質(zhì)和多個(gè)不同維度的神經(jīng)活動(dòng)。然而，與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、核心的機(jī)制，而哪些又是隨從變化的、次要的機(jī)制，這些問(wèn)題尚有待進(jìn)一步探討。tDCS的適應(yīng)癥和禁忌癥：tDCS的重要應(yīng)用領(lǐng)域涉及腦功效調(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)出下列適應(yīng)癥，涉及多個(gè)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(yǔ)語(yǔ)言障礙、視知覺(jué)障礙、意識(shí)障礙、肌張力障礙等；小朋友腦癱、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)下列狀況，應(yīng)當(dāng)與患者充足溝通，根據(jù)具體狀況慎用或者禁用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)重心臟疾病或其它內(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(jué)過(guò)敏的患者；孕婦；小朋友；癲癇患者。tDCS臨床典型應(yīng)用運(yùn)動(dòng)功效Stagg等觀察了11例6個(gè)月后來(lái)的卒中患者，對(duì)側(cè)半球應(yīng)用陰極tDCS，使運(yùn)動(dòng)功效明顯增強(qiáng)，且fMRI顯示損傷側(cè)半球有關(guān)的活動(dòng)也增強(qiáng)。同樣，通過(guò)陽(yáng)極tDCS提高受損半球的興奮性，能夠使受損半球M1區(qū)的神經(jīng)活動(dòng)增強(qiáng)。Reme等對(duì)1月前的36個(gè)研究報(bào)道的54例患側(cè)上肢任務(wù)實(shí)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)于健康受試者體現(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，辦法為陰極刺激患側(cè)初級(jí)運(yùn)動(dòng)感覺(jué)區(qū)，并結(jié)合運(yùn)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。成果顯示tDCS組MAS、FMA和BI治療前、后比較，差別都有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，證明tDCS能夠緩和卒中后上肢痙攣，配合恰當(dāng)?shù)目祻?fù)治療，能夠改善患者的肢體運(yùn)動(dòng)功效，并提高患者的日常生活能力。失語(yǔ)癥Baker等對(duì)10例左半球卒中后慢性失語(yǔ)癥患者的研究發(fā)現(xiàn)，左額葉陽(yáng)極tDCS(1mA，20min，5d)可改善患者命名的對(duì)的率。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。隨即其研究小組對(duì)8例慢性失語(yǔ)患者的左半球后部皮質(zhì)進(jìn)行陽(yáng)極tDCS刺激，成果顯示，患者圖片命名反映時(shí)縮短。Fiori等對(duì)3例慢性非流利型失語(yǔ)癥患者左半球Wernicke區(qū)進(jìn)行5d的陽(yáng)極tDCS刺激(20min，1mA)，另外配合語(yǔ)言強(qiáng)化訓(xùn)練，成果發(fā)現(xiàn)3例患者圖片命名的對(duì)的率提高。上述的研究被證明對(duì)患者的效果持續(xù)最少3周。汪潔等對(duì)7例腦卒中失語(yǔ)癥患者分別進(jìn)行A期4周的語(yǔ)言訓(xùn)練治療和B期4周的tDCS加浯言訓(xùn)練治療。陽(yáng)極tDCS刺激左外側(cè)裂后周邊區(qū)，1mA，每次20rain，每天1次，每七天5天，共20次。成果顯示，A期4周語(yǔ)言訓(xùn)練后聽(tīng)理解能力(聽(tīng)覺(jué)詞-圖匹配)無(wú)提高，而B(niǎo)期4周tDCS加語(yǔ)言訓(xùn)練后聽(tīng)覺(jué)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(yáng)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(jué)記憶。該研究成果顯示，陽(yáng)極刺激背外側(cè)前額葉皮質(zhì)(dorsallateralprefrontalcortex，DLPFC)可提高健康受試者數(shù)字廣度記憶任務(wù)的對(duì)的性和刺激后10min內(nèi)的隱形記憶功效(概率分類任務(wù))，