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新聞資訊

經顱直流電刺激(tDCS)用于抑郁癥治療研究進展

來源: 日期:2023-07-07

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     抑郁癥(depressivedisorder,DD)是以顯著而持久心境低落為主要臨床癥狀的一種精神心理障礙疾病,具有高患病率、高復發率、高自殺率和高致殘率。2017年2月23日,世界衛生組織(WHO)官方網站公告:全球抑郁癥患病率已升至4.4%、患者高達3.22億人,終身患病率約為16%;WHO預測,至2020年,抑郁癥將成為非衰老性死亡和殘疾的第二大原因,并將躍居全球疾病負擔的第二位。由此可見,抑郁癥已然成為嚴重危害公眾健康的主要病癥。

     抑郁癥防治目前主要包括藥物、心理和物理等方法。藥物是當今抑郁癥臨床防治的主要手段,但多數抗抑郁藥物會產生不良生理、心理反應,可能導致患者自行減藥或提前中斷治療等不依從行為,并且尚無任何一種抗抑郁藥物可以改善抑郁癥的認知功能紊亂。心理療法分為自我情緒調節和心理醫生輔助情緒調節。自我調節主要通過各種心情放松、內心自省、定心靜觀等心理訓練完成,其作用效果難以確定,嚴重依賴個體的精神狀態和心理經驗。而心理醫生輔助情緒調節法一般由醫生通過交談的方式誘導患者釋放負面情緒。心理治療相比服藥手段更易于被患者接受,但是其對于醫患關系要求高,且療程時間長,治療起效慢,一般僅適用于輕度抑郁患者。

現有的抑郁癥物理治療方法包括電休克療法(electroconvulsivetreatment,ECT)、深部腦刺激(deep-brainstimulation,DBS)、迷走神經刺激(vagusnervestimulation,VNS)、重復經顱磁刺激(repetitivetranscranialmagneticstimulation,rTMS)、經顱電刺激(transcranialelectricalstimulation,tES)等。ECT常用來應對臨床病患的緊急治療,一般針對嚴重的抑郁障礙患者;雖然該方法具有一定的短時臨床療效,但是存在麻醉風險,同時也可能伴隨患者嗜睡、肌肉疼痛及惡心等副作用,并且可能會對患者記憶和認知功能造成不同程度的損害。深部腦刺激和迷走神經刺激都屬于侵入性治療方法;前者又稱腦起搏器治療手術,其利用腦立體定向技術在腦內特定神經核團位置植入電極,通過高頻電刺激抑制異常電活動的神經元,從而起到治病作用;迷走神經刺激則以微型植入式脈沖發生器間斷地發射電流脈沖刺激迷走神經,使之興奮傳遞到大腦不同區域,從而達到治療神經性疾病目的。重復經顱磁刺激(rTMS)提供了一種非侵入性治療方法,可以在一定程度上提高患者心境感受,減輕抑郁癥狀,但卻存在費用昂貴、不易操作并可能引起抽搐等隱患。近年來,經顱電刺激中的經顱直流電刺激(transcranialdirectcurrentstimulation,tDCS)作為非侵入式治療方式,因其耐受性高、副作用少且無需麻醉、使用方便、經濟實惠等優點,受到越來越廣泛的關注,成為一種很有前景的抑郁癥治療新方法。下面將從tDCS治療原理、應用現狀、作用機制、安全操作與存在問題及未來發展等方面,介紹tDCS在抑郁癥治療中的應用和研究進展。

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TDCS治療抑郁癥的原理

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抑郁癥前額葉皮層的認知情感功能異常


     目前臨床已確認:抑郁癥患者大腦的結構和功能一般會發生異常,通常伴隨著某些皮層(尤其是與情感和認知密切相關的前額葉皮層)活動的改變。情感和認知功能損傷是抑郁癥的典型病況,大量研究表明,抑郁癥患者存在認知功能障礙,包括多種記憶、執行、注意力等功能受損,甚至在抑郁癥狀急性期過后仍存在認知損傷。此外,情緒調節失常和持續消極情感被認為是抑郁癥精神病理學的核心癥狀。前額葉(prefrontalcortex,PFC)功能涉及情感和認知相互作用,其背外側前額葉(dorsolateralprefrontalcortex,DLPFC)和腹內側前額葉(ventromedialprefrontalcortex,VMPFC)分別與抑郁癥病理心理學中的認知和情緒相關。腦功能成像病灶定位和腦刺激的研究表明,DLPFC主要與“認知”和“執行”功能相關,而VMPFC主要與“情緒”和“情感”功能相關。所以抑郁癥中情緒和認知的功能失調,很大程度上與PFC中的皮質活動改變有關。腦電和神經成像等多項研究發現,抑郁癥患者的左側DLPFC活動減退,右側DLPFC活動過度增強。這種功能不對稱性不僅與抑郁癥中的記憶損傷有關,還有研究證實,DLPFC的功能失衡涉及抑郁癥中的情感處理過程。這些證據說明,左側PFC活動的不平衡與抑郁癥認知和情感障礙之間可能存在因果關系。




TDCS治療抑郁癥的基本原理


    經顱直流電刺激(tDCS)是一種無創的神經電刺激技術。它利用正負兩個電極將微弱電流作用于頭皮,通過導電介質與頭皮表面接觸,然后由電極向特定的頭皮區域注入刺激電流,該電流作用于大腦皮層內的皮質神經元。根據輸入電流極性的不同,tDCS分為陽(極)性(anodal)刺激和陰(極)性(cathodal)刺激。通常,陽性刺激增強皮質的興奮性,使神經元靜息膜電位去極化;陰性刺激則降低皮質興奮性,使靜息膜電位超極化。如此,tDCS通過促進或抑制神經元放電速率來改變大腦皮層認知和情感功能區域的神經電活動狀態,其刺激效果與其電極位置和尺寸、刺激極性、注入電流強度和時間及治療次數等多種參數有關。

     如前文所述,抑郁癥患者的認知和情感障礙可能是由于前額葉認知和情感功能區活動不平衡所導致,主要體現在其左側背外側前額葉(DLPFC)代謝減退、右側DLPFC代謝亢進。因此,增強左側DLPFC的興奮性,抑制右側DLPFC應能達到調節大腦情感環路活動、緩解抑郁癥病情的效果。故tDCS應用于抑郁治療的常規方案是左側背外側前額葉作為陽極刺激位點,右側背外側前額葉作為陰極刺激位點。電極一般使用25~35cm2的海綿電極,刺激時間一般持續20~30min,電流強度為1~2mA。近幾年出現的高精度經顱直流電刺激(highdefinitiontDCS,HD-tDCS)采用多個更小面積的電極片(1cm2左右)來增強刺激電流的空間聚焦性,以彌補傳統tDCS的空間分辨率不足。


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TDCS在抑郁癥治療中的應用
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TDCS緩解抑郁癥狀


     已有一些研究證實了經顱直流電刺激(tDCS)對抑郁癥狀具有改善作用。以下分別從tDCS單一治療研究、tDCS與藥物療效對比研究、tDCS和認知控制療法聯合研究3個方面,介紹tDCS用于治療抑郁癥的療效。




TDCS單一治療與偽刺激治療的對照研究


     近年來開展了較多的真偽tDCS刺激對照研究,這些研究采用了不同的刺激強度、位點、頻次與時程等參數,從多個角度探究了tDCS的療效。早期研究中Fregni等通過一項隨機、雙盲、偽刺激對照試驗考察了tDCS對抑郁癥的療效。試驗中10名抑郁癥患者連續5天接受作用于左側DLPFC的tDCS,電流強度為1mA,每天20min療程;結果發現,與偽刺激相比,真刺激組抑郁癥狀顯著改善。Boggio等在此基礎上增加了枕葉刺激組,刺激強度增加至2mA,刺激療程延長至10d,漢密爾頓抑郁量表和貝克抑郁量表評分結果顯示,只有前額葉刺激組抑郁癥狀得到了顯著改善。Ferrucci將刺激頻次改變為每天2次,結果顯示,抑郁癥狀顯著改善,并且對抗藥性抑郁患者的療效更佳。Loo等探究了刺激時程對抑郁癥患者癥狀改善的影響,實驗中64名抑郁患者接受了左側DLPFC的真/偽tDCS,持續3周之后兩組患者均再進行3周的真刺激;結果發現,雖然前3周的tDCS真刺激可以在一定程度上改善抑郁癥患者的癥狀,但是其臨床效果不顯著,蒙哥馬利和阿斯伯格抑郁癥等級量表(montgomeryandasbergdepressionratingscale,MADRS)評分只降低了28%;而只有經過長達6周的tDCS真刺激之后的抑郁癥患者癥狀才有顯著改善與提高的效果,這在一定程度上說明了長時程tDCS具有持續的抗抑郁療效。

     為隨訪測查tDCS的抗抑郁效果,Boggio等分別在tDCS刺激之后的15天和30天,對抑郁癥患者進行了情緒量表評估,發現tDCS的療效可持續1個月左右。Dell'Osso等還專門對隨訪期的tDCS療效進行了調研,結果發現,從1周到3個月的治療時間中,tDCS的抗抑郁效果雖然呈現逐步遞減的趨勢,但是在近一半的病人中tDCS的抗抑郁作用持續了3個月以上,并且在隨訪期沒有出現副作用。Talebi等也證實,tDCS的療效具有良好的時間穩定性。

     tDCS的臨床應用中,抑郁癥患者的患病程度也會對其療效產生影響。Ferrucci等比較了tDCS對輕度、中度和重度抑郁癥的治療效果,研究中根據貝克抑郁量表(BDI)評分來區分抑郁癥患者的嚴重程度,并使用2mA的tDCS進行每日2次、持續5d治療,只對治療后的5d、12d和35d分別進行問卷測量;結果證明,tDCS可以改善患者的抑郁癥狀,對重度抑郁癥患者尤其有效。Boggio等也證明,作用于DLPFC的tDCS可以顯著改善重度抑郁癥患者的抑郁癥狀,且療效具有一定的持續性。




TDCS與藥物治療的對比研究


     目前已開展了tDCS和常用抗抑郁藥的療效對比研究。Rigonatti等進行了一項雙盲偽刺激對照實驗,對比了前額葉tDCS、偽刺激和氟西汀藥物的抗抑郁療效,結果證實,前額葉tDCS和氟西汀均可顯著降低抑郁癥狀。但與藥物相比,前額葉tDCS起效更快,并且療效可持續4~6周,而氟西汀的抗抑郁作用僅在服藥6周后達到******。另一項雙盲、隨機控制實驗,將120名抑郁癥患者隨機分為舍曲林+tDCS、安慰劑+tDCS、舍曲林+偽刺激、安慰劑+偽刺激四組,以此對比10d2mA施加tDCS和50mg/d服用舍曲林的抗抑郁效果;結果發現,tDCS和舍曲林的有效性與安全性并沒有顯著差異,但tDCS和舍曲林聯合治療的抗抑郁療效顯著優于各自單一治療。Brunoni等也證實了這一結論,并在之后利用一項單中心、雙盲、非劣效性試驗將艾司西酞普蘭與tDCS的療效進行了對比研究,245名抑郁癥患者被隨機分為tDCS+安慰劑、偽刺激+西酞普蘭、偽刺激+安慰劑3組。結果顯示,艾司西酞普蘭和tDCS的作用效果均優于安慰劑,tDCS治療抑郁癥10周的臨床療效與艾司西酞普蘭相比并無顯著差異。雖然接受tDCS的患者容易出現皮膚潮紅、耳鳴、焦躁等不良反應,但服用艾司西酞普蘭的患者更容易出現嗜睡和頑固性便秘等不良反應。以上研究證明,tDCS的抗抑郁療效與氟西汀、舍曲林及艾司西酞普蘭等抗抑郁藥物相比并無顯著性差異,而tDCS的起效可快于藥物,兩者適當聯合治療的效果常優于單一治療。




TDCS與認知控制聯合治療研究


    認知控制療法(cognitivecontroltherapy,CCT)是一種新興的抑郁癥認知治療方法,其通過認知控制訓練來加強DLPFC活動,而tDCS是通過微弱直流電刺激來增強DLPFC的活動。故理論上說,CCT與tDCS同步聯合進行會相互促進,達到更好的抗抑郁療效。Segrave等首次探討了CCT對tDCS治療抑郁癥療效的影響。實驗將27例抑郁癥患者隨機分為2mAtDCS+CCT,偽刺激+CCT和偽CCT+2mAtDCS等3組,分別在治療前、5次治療后和治療后3周的隨訪期評估了被試的抑郁癥狀。結果發現,治療5d之后3組被試抑郁癥狀均有所改善,其中聯合治療組改善效果最明顯。但是在治療后3周的隨訪期,單一治療組的抑郁量表評分逐漸回升至接近基線水平,只有聯合治療組的抑郁量表評分顯著低于基線水平,證明通過認知控制治療可以增強tDCS的抗抑郁效果且治療結束后仍能維持其療效。隨后Brunoni等再次研究了tDCS與CCT作用的影響,實驗將37例抑郁癥患者隨機分為2組,結果顯示,經過CCT獨立治療和CCT與tDCS聯合治療的病人在急性治療期(2周)和隨訪期(4周)均顯示了抑郁癥狀改善,老年患者和認知任務中表現較好的患者在CCT與tDCS聯合治療中顯示出更好的改善效果,說明這一聯合療法可能更適用于認知能力下降、前額葉皮質萎縮的人群。以上研究證明,CCT和tDCS聯合治療抑郁癥可以取得更佳療效,具有更好的臨床應用優勢。




TDCS改善抑郁患者的認知功能


   認知功能受損是抑郁癥的典型特征亦是其關鍵病因之一,約2/3的抑郁癥患者都存在不同程度的認知損傷,且多數患者在緩解期仍然伴隨著認知功能上的缺陷。研究表明,tDCS可以調整并增強神經心理功能,尤其可以改善抑郁相關的情緒認知缺陷,包括情感性和非情感性認知表現,具體表現在記憶能力、執行功能以及注意力受損等方面的改善。

     Fregni等在18名抑郁癥患者的試驗中研究發現,5次tDCS治療可以提高抑郁癥患者在數字廣度、順序、逆序測試任務中的表現,證明了tDCS可以提高注意力和工作記憶容量。隨后Loo等采用雙盲偽刺激控制實驗,在64人的大型試驗中發現,單次tDCS可以提高抑郁癥患者在符號數字模式測試中的表現,證明tDCS可以增強抑郁癥患者的注意力和工作記憶。之后的幾項研究也證實了這一結論。也有研究證明,tDCS可以改善腦卒中后抑郁和難治性抑郁癥的認知表現。對情緒性干擾的認知控制不足是抑郁癥患者的另一主要病征,越來越多的研究開始關注tDCS對抑郁癥患者情感性認知的治療作用。Marina等證明了tDCS可提高抑郁癥患者的情感性工作記憶任務表現。Boggio等探究了tDCS對情緒AGN(go-no-go)任務的影響,結果發現,左側DLPFC的陽極刺激可以提高抑郁癥患者的積極情緒圖片認知任務績效。其后,該團隊又發現,作用于DLPFC的陽極tDCS對人的疼痛圖像相關認知情緒可以起到調節作用。Wolkenstein等在延遲反應工作記憶任務中發現,左側DLPFC的陽極tDCS可以消除抑郁癥患者對情緒刺激的注意偏差,加強其認知控制能力。此外,有研究還證明,tDCS可以提高抑郁癥患者的情緒識別效率等。

     CCT和tDCS聯合治療已被證實可以更好地緩解病人的抑郁癥狀,相比于單一治療,其對抑郁癥患者認知損傷的改善效果同樣具有很大的優越性。Segrave等利用n-back任務,探查了CCT與tDCS聯合治療對抑郁癥患者認知表現的影響,實驗中分別在基線水平、第一次治療、最后一次治療以及3周后的隨訪期評估了抑郁癥患者的認知表現。結果發現,在第一次治療之后,聯合組的任務正確率提升顯著高于其他組;在最后一次評估時,聯合治療組的負性詞語的2-back正確率優于其他兩組。以上研究結果皆證明了CCT與tDCS聯合治療應用于抑郁患者認知障礙具有優越性。

     綜上所述,tDCS可以在一定程度上改善抑郁癥患者的工作記憶,改善其負性注意偏向和情感處理過程,并且CCT與tDCS聯合治療對抑郁癥患者認知功能的改善具有更為顯著的療效。




TDCS與腦電檢測技術的聯合應用


     TDCS能通過特定極性刺激方式來改變神經興奮性并產生神經調節作用,神經科學家還將電刺激與腦電圖技術相結合來研究tDCS對大腦皮層和認知處理過程變化的直接影響,以此來拓展tDCS在基礎研究和臨床診斷方面的應用。

     腦電(electroencephalography,EEG)是研究大腦皮層活動的有力工具,利用EEG可以觀察tDCS對大腦皮層的影響。事件相關電位(event-relatedpotentials,ERP)能從側面反映大腦的認知功能,且ERP技術具有無創與高時間分辨特點,可反映大腦不同時段的注意力變化,便于研究精細的認知過程。Keeser等利用左側DLPFC的陽極tDCS探究了tDCS對靜息狀態和n-back任務狀態下腦電活動的影響,結果發現,陽極tDCS作用后2-back任務條件下,被試工作記憶表現提升,腦電極Fz處ERP信號的P2和P3波幅升高、電極Pz處ERP信號的P3波幅升高。Zaehle等利用工作記憶任務實驗研究了高級認知處理過程,并記錄了其神經生理活動,結果發現,tDCS作用會影響ERP信號的N1和P3等成分,并且枕顳葉(occipito-parietalregion)中theta和alpha頻段的事件相關譜擾動(eventcorrelationspectrumdisturbance,ECSD)在陰極tDCS刺激后顯著降低,陽極tDCS刺激后顯著增加。Powell等利用ERP信號及其頻譜特征,研究了tDCS對情緒障礙患者皮層活動變化的調節作用,發現施加tDCS調節之后,中等記憶負荷期間前額ERP信號的N2波幅減小、theta頻段事件相關同步減弱,表明作用于左側DLPFC的陽極tDCS可以對任務相關腦電活動產生明顯的調制作用。L等對37名顳葉癲癇的抑郁患者tDCS刺激前后靜息腦電(EEG)進行了分析,發現刺激后前額葉和枕葉靜息EEG的delta、alpha和theta頻帶的功率譜能量增加。上研究分別從大腦靜息狀態下EEG頻譜特征的變化和任務狀態下ERP及其功率譜的特征變化,探討了tDCS對大腦電生理特征的影響,拓展了tDCS應用的基礎研究。此外,Al-Kaysi等利用10名抑郁癥患者的靜息腦電從情緒和認知兩方面預測了tDCS治療抑郁癥患者的效果,取得了比較可靠的數據。為tDCS臨床診斷和預后判斷提供了理論依據??傊?,上述研究利用腦電檢測手段發現并驗證了tDCS對大腦皮層可以產生一定的調節作用,并且其治療效果與相關腦電信號特征變化有著一定的內在聯系。TDCS與腦電檢測技術的聯合應用拓展了tDCS在基礎研究和臨床診斷與預后判斷等領域的應用。


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TDCS的抗抑郁機制

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     如前所述,tDCS可以緩解抑郁癥狀,改善病人的認知功能,并且tDCS作用對大腦皮層電生理特征可以產生一定影響。但是其更深層次的生理機制尚不清楚。下面將試從前額葉功能、神經元可塑性和大腦神經網絡3個方面,探討tDCS的抗抑郁機制。




前額葉功能


     大腦的前額葉(frontallobe)皮層,尤其是背外側前額葉皮層一直是抑郁癥影像學研究的焦點。背外側前額葉在大腦注意力、工作記憶和執行功能等方面發揮著重要作用,對情緒的自上而下(top→down)調節也起著關鍵作用。通常抑郁癥患者的左側DLPFC腦血流量減少、代謝變慢,而右側DLPFC代謝亢進。故tDCS治療抑郁癥時選擇左、右DLPFC分別為陽極刺激位點和陰極刺激位點,以期增強左DLPFC的興奮性而抑制右DLPFC,從刺激病人前額葉皮層入手來調節其大腦情感環路活動、緩解抑郁癥狀。




神經元可塑性


     神經元(neuron)是構成神經系統、行使信息處理與傳遞功能的最主要基本單位細胞。神經元可塑性或簡稱神經可塑性是指神經系統通過神經元重組其連接、結構和功能以響應內在或外加刺激作用的能力。神經可塑性的改變與長時程增強(long-termpotentiation,LTP)和長時程抑制(longtermdepression,LTD)這兩個關鍵的生理過程相關。LTP將增加神經元細胞之間的連接,LTD則會減少神經元細胞的連接;可塑性作用的實現依靠突觸傳遞功能的改變,可以說LTP提高了突觸傳遞,LTD阻礙了突觸傳遞。TDCS可以產生一定時間的治療后效應,其作用機制不能完全歸因于刺激直接產生的神經元膜電位變化,tDCS也能改變突觸微環境從而產生LTP和LTD的長效過程。研究表明,陽極tDCS對運動皮質刺激可以使突觸后興奮性電位持續增加。大腦皮層的突觸可塑性和LTP、LTD生理過程的改變取決于谷氨酸能和氨基丁酸能(GABA)神經元介導的調節。研究表明,tDCS陰極刺激和陽極刺激可以影響谷氨酸能和GABA的濃度與活性,證實了tDCS可能通過谷氨酸能和GABA來改變神經元可塑性的內在機制。




大腦神經網絡


    TDCS通過微弱電流來改變皮質興奮性,除了其“直接”作用效應之外,tDCS還具有“間接”影響效應。研究發現,tDCS可以改變離刺激作用點較遠處皮層和皮質下腦區的連接性,不僅能調節和誘發單個神經元活動,而且還可刺激產生自發神經元振蕩。相關動物實驗和建模研究表明:緊密耦合的活動神經元網絡(如振蕩)可能比孤立神經元個體對于弱電流的刺激作用更為敏感。此外腦功能成像和行為學研究都表明,tDCS可驅動更多皮質下區域的改變。Polania等在tDCS刺激之后通過功能磁共振成像(functionalmagneticresonanceimaging,fMRI)獲得大腦靜息狀態下的數據,首次展示了tDCS調節皮質紋狀體和丘腦皮層環路的神經網絡功能連通性。


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tDCS的安全性

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    tDCS已經在全球范圍內進行了數千次試驗,除了在不同背景下研究tDCS的作用效果之外,一些研究還特別關注了tDCS的安全問題。有動物研究評估了tDCS電流強度的安全閾值。Liebetanz等對58只大鼠施加了長達270min的不同電流密度tDCS,并進行了組織學檢查以評估其神經元損傷。結果表明,僅當電流密度比通常用于人類的電流密度高出至少兩個數量級時才會發生腦組織損傷。即當刺激強度接近于相關的神經元損傷閾值時,tDCS的持續作用時間才會成為應考慮的安全性要素。其他動物研究也顯示,僅使用與人類研究相似的tDCS作用參數時不會誘發產生組織學損傷。在一項大型的回顧性研究中,Poreisz等分析了77名健康受試者和25名接受567次1mAtDCS治療患者的不良反應。結果表明,最常見的副作用癥狀是微弱刺痛(75%)、輕度瘙癢(30%)、中度疲勞(35%)和頭痛(11.8%),這些效應與偽刺激的效果并無本質不同。在另一項研究中,筆者發現164次tDCS刺激后只有輕微的副作用,其他初步研究也只報告了輕微、良性和短暫的副作用。報告中最嚴重的不良事件是電極放置部位皮膚灼傷。其原因可能是隨著被導電溶液浸透的海綿電極干燥進程而增加了電極與皮膚之間接觸阻抗,導致局部皮膚組織的溫度異常升高而發生熱損傷。故使用者應使海綿電極充分潤濕,并需通過問卷調查準確系統地評估不良反應??傮w來說,tDCS的安全性已經被很多研究證明:目前所用刺激參數應是安全可靠的。


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存在問題及未來發展方向

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     目前關于tDCS治療抑郁癥的作用機制還未完全清楚,主要由于現有研究中樣本量有限,所得結果也不盡相同。在未來研究中最重要的挑戰是探明tDCS在大型隨機對照試驗中的急性抗抑郁和長期治療抑郁癥效應,仍需要進行大規模、多中心臨床實驗的相關調查驗證。此外,未來的tDCS-研究中還須更密切地結合腦電、核磁、近紅外等電生理檢測與腦功能成像新技術,對tDCS抵抗與改善抑郁癥的內在作用機制進行更深層次的研究。

    當前,尚未達成共識、制定出有關tDCS刺激參數的統一、規范科學標準,雖有多個研究探討了不同tDCS刺激時間或劑量對大腦皮質興奮性和神經心理學任務的影響以期尋求最優的刺激策略。Ohn等測試了tDCS刺激30min對工作記憶的影響,結果顯示工作記憶績效隨時間延長而增加;還有研究表明,tDCS引起的認知效應取決于電流強度(例如,被試在2mA電流強度tDCS刺激作用下的語言流暢度改善效果顯著比1mA時得到更好提升,并且工作記憶在2mA強度下得到明顯改善,而在1mA時無改善。一般而言,增加刺激電流密度即會加深電場透入組織內部的作用力度,但這也可能會加重受試者的不適感。故加強tDCS治療效應的更適當方法可能應是增加其刺激持續時間而非電流密度。然而,直流電刺激劑量與其作用效應之間是否存在線性關系以及其他刺激參數(電流密度、持續時間等)對最終作用效應的影響尚不清楚,此外還要考慮刺激的頻率和間隔變化對于鞏固神經可塑性療效的作用效果。所以在未來的tDCS治療抑郁癥研究中,需要進一步深入探索平衡優化的******刺激方案。

    個體差異性也是影響tDCS作用效果不可忽略的因素。有關tDCS作用模型的研究表明,個體的大腦解剖學差異可能會影響刺激流經皮層的電流,最近的建模數據在考慮了腦回和腦溝幾何結構之后顯示,刺激電流會集中在腦回的邊緣,即電流不會在整個刺激區域均勻分布。因此,今后需要采用更精密細致的大腦解剖學仿真計算模型來輔助tDCS刺激劑量的精確設計與準確定量應用,而不再只簡單地依據于一些定性描述性規則(如“陽極刺激增強興奮性”)來實施tDCS治療抑郁癥。

     tDCS作為非侵入性腦內物理刺激手段,利用電流作用調節大腦皮層神經元活性,但是在聚焦范圍和穿透深度方面則相對局限,無法實現需要精確定位的治療和研究。穿透深度問題是由于tDCS穿透顱骨時衰減較大造成。一般而言,增加刺激電流密度可以加深電場透入組織內部的作用力度,但這也可能會加重受試者的不適感,保持低密度電流對防止患者不適和長時間應用tDCS是非常重要的。目前增加tDCS的聚焦性可以考慮:保持電流密度不變的情況下適當減小刺激電極大小、增加參考電極的大小、使用腦外參考電極等。隨著HD-tDCS的出現,可以進一步用HD-tDCS來改善空間定位問題。


結語

     總而言之,以顯著持久心境低落為主要臨床特征的精神障礙抑郁癥具有高患病率、高復發率、高自殺率和高致殘率,已成為極嚴峻的公共心理健康隱患。tDCS作為近年興起的新型治療抑郁癥物理手段,因其使用方便、副作用少且無需麻醉、經濟實惠等突出優點受到廣泛關注。TDCS可無創穿過顱骨直接以微弱電流刺激與大腦注意力、情緒調節、工作記憶和執行功能等密切相關并起主導作用的前額葉皮層來調節大腦皮質興奮性、改善抑郁病癥。目前相關研究雖已基本了解tDCS用于抑郁癥治療原理;大致摸清tDCS可緩解抑郁癥狀、改善認知功能和影響皮層電生理特征變化的作用機理;并從前額葉功能、神經元可塑性和大腦神經網絡3個層面初步探討了tDCS的抗抑郁機制;還確認了目前所用tDCS刺激參數安全可靠。

     未來研究需通過大規模實驗對照、多中心臨床配合、大樣本采集與統計對照分析,以進一步調查驗證tDCS急性抗抑郁和長期改善抑郁病癥的確切效應;并需更密切地結合腦電、核磁、近紅外等電生理檢測與腦功能成像新技術,更深層次地探明tDCS對抗及改善抑郁癥的內在作用機制;同時還應不失時機地研究開發具有預定可選刺激電流極性與強度、持續治療時間和每日刺激頻次的小型家用tDCS設備,這將有利于患者鞏固治療效果,促進tDCS防治抑郁癥技術的推廣與普及發展,造福于全人類。

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參考文獻[1]張力新,郭冬月,劉爽,劉瀟雅,盛悅,明東.經顱直流電刺激(tDCS)用于抑郁癥治療研究進展[J].中國生物醫學工程學報,2018,37(05):616-624.

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