基于经颅电、磁刺激神经调控方法的卒中康复研究进展

肢体运动功能障碍作为卒中后的常见病症,急需有效的康复治疗手段以助其运动功能改善。近年来,诸如经颅电磁刺激等新型神经调控技术通过可逆性地调控神经系统活性,达到改善患者肢体运动功能障碍、增强康复效果的目的。本文在阐述经颅直流电刺激(transcranial direct current stimulation,tDCS)和重复经颅磁刺激(repetitive transcranial magnetic stimulation,rTMS)两种方法的作用机制基础上,对tDCS及rTMS分别在卒中后肢体运动功能康复中的神经可塑性机制、肢体运动功能康复刺激参数的研究、康复手段融合研究进行了回顾与总结,发现tDCS和rTMS均可促进患者大脑运动功能神经重组,与传统、现代技术治疗手段结合均可在运动功能康复方面发挥有效作用。而后归纳了影响二者临床应用的诸如刺激部位、tDCS最佳电流强度和rTMS最优频率等刺激参数设置不一致等问题。最后针对两种调控手段融合方式的探索性研究,展望了未来新型调控方法在临床的应用模式,为今后临床康复中面向肢体运动功能障碍的神经调控技术研究方法的设计、制定与优化提供新的技术思路。     

经颅磁刺激联合经颅直流电刺激在大脑皮层电场分布的研究

经颅磁刺激(transcranial magnetic stimulation,TMS)和经颅直流电刺激(transcranial direct current stimulation,tDCS)均可用于调控大脑皮层的兴奋性。此前两种技术很少被用于同时刺激大脑皮层的两个不同区域,近期研究表明,同时刺激大脑皮层两个相互连接的区域可以提高刺激效果。为了确保应用安全性并给出实验指导,本研究使用SimNibs进行仿真计算,研究同时应用TMS和tDCS时在大脑皮层产生的两个电场之间的相互作用。结果表明,同时应用TMS和tDCS是安全的,且TMS和tDCS之间的相互作用受线圈和电极之间相对位置的影响。     

经颅电刺激在卒中后运动康复领域的研究进展

由脑卒中造成的神经性损伤是目前导致运动功能障碍的主要病因之一,为社会和患者家庭带来了巨大的精神和经济负担。结合经颅电刺激的运动康复疗法为改善患者运动功能障碍、提高生活质量提供一种重要的治疗方式。经颅电刺激是一种无痛、非侵入式脑刺激方法,能够调节神经元胞内钙离子浓度、增强突触可塑性、调制神经放电频率、改变皮层兴奋性,从而实现对大脑神经活动的调控。回顾经颅电刺激的神经机制,在科研临床应用中的参数设置,以及安全性等问题,总结其在运动功能康复方面的成果以及目前亟待解决的问题。     

经颅电刺激技术用于运动表现提升的研究进展

经颅电刺激(TES)包括经颅直流电刺激、经颅交流电刺激和经颅随机噪声刺激,是一种非侵入的脑刺激技术。通过不同尺寸的电极将特定模式的低强度电流作用于特定的脑区,调节大脑皮质神经活动和/或兴奋性,增强大脑与神经、肌肉的连接,达到改善运动表现的作用。目前TES技术正在实现从实验室研究到运动科学应用研究的转变。首先阐述TES作用于大脑皮质的神经机制,着重评述近20年来TES在人类运动表现提升方面的研究进展,包括身体平衡、耐力表现、运动疲劳、肌肉力量和运动学习能力等5个方面;然后综述TES在脑网络功能连通性中应用的相关研究,并探讨该领域对TES改善运动表现的重要意义; 最后对TES在运动表现提升中的应用研究进行展望。     

经颅磁刺激在时间认知研究中的应用

经颅磁刺激(TMS)可以暂时性地改变特定大脑区域的神经活动以研究该脑区在时间认知中的作用。高频TMS通常增加皮质兴奋性,用高频TMS刺激右侧背外侧前额皮质可以影响秒范围的时距知觉,刺激小脑可以影响毫秒范围的时距知觉。经颅磁刺激可以作为探讨时间认知神经机制的有效工具,并可以作为脑损伤病人改善时间认知能力的有效治疗手段。     

经颅直流电刺激对下肢耐力表现影响的系统综述

下肢疲劳是影响运动表现的重要因素之一,如何提升下肢在耐力运动过程中的抗疲劳能力是人体运动生物力学研究领域的重点。本文对经颅直流电刺激(transcranial direct current stimulation, tDCS)干预下肢耐力表现的相关文献进行系统综述,总结tDCS干预下肢耐力表现的效果,分析影响因素及潜在机制。结果发现：tDCS干预对下肢整体耐力表现有显著影响,对膝关节耐力表现的影响无统一定论,研究人员认为tDCS可提高初级运动皮层兴奋性从而降低辅助运动区激活,在耐力运动中产生更低的主观感觉疲劳分级,但却无法影响耐力运动中肌肉疼痛感知,且各研究中刺激方案不一,可能是部分原因。本研究可为探究tDCS提升耐力表现的中枢机制、针对不同人群制定康复和运动训练方案及开发新型刺激设备以增强人体抗疲劳能力提供理论依据。     

经颅直流电刺激在社会认知神经科学中的应用

经颅直流电刺激技术(tDCS)是一种新兴的无创脑刺激技术,本文从风险决策、情绪和道德加工三个方面综述了近年来tDCS在社会认知神经科学领域的研究。tDCS不仅有助于揭示社会认知加工的神经机制,在调节个体的社会认知加工方面也有较好的应用前景。当前tDCS研究仍存在参数不够标准化、空间分辨率较低、因变量不够多元化、刺激的长时程效应不明确等问题;未来研究可在探索神经机制的同时展开其在社会认知和行为干预等方面的应用。     

经颅磁刺激在脑卒中运动功能障碍康复中的研究进展

脑卒中是一种高发病率的急性脑血管疾病,常伴随肢体运动功能障碍的后遗症。经颅磁刺激(transcranial magnetic stimulation, TMS)作为一种非侵入式的脑刺激方法,大量临床实验证明其对卒中后运动功能障碍有明显的康复作用,但背后的神经康复机制仍不明确,需要更多的研究和探索。本文从TMS在运动功能评估、干预和康复预测模型的建立等方面入手,梳理、总结了近年来TMS在脑卒中运动康复领域的发展进程和研究现状,以期为后续研究提供参考。     

经颅磁刺激诱发电位的采集与分析

经颅磁刺激(TMS)与脑电(EEG)采集系统结合进行TMS诱发电位分析是一种有效地揭示脑功能的方法。TMS诱发电位分析目前使用的主要方法有:直接波形分析、频谱分析、全局平均场幅度(GMFA)方法、最小范数估计(MNE)等。TMS诱发电位的研究正处于蓬勃发展阶段,现阶段主要应用在分析TMS对大脑的影响、探索大脑功能、研究神经连接以及分析神经类药物的作用等方面。     

经颅磁刺激促进脑卒中功能恢复的作用机制

近年来国内脑卒中发病率逐年上升,经颅磁刺激以其无痛、无创的治疗优势应用于脑卒中患者的康复治疗中,但目前其促进脑卒中后运动功能恢复的作用机制尚不完全明确,本文从其调节刺激部位脑血流量、调节大脑皮层兴奋性、调节大脑半球双相平衡模型、诱导长时程效应、调节突触可塑性和促进轴突再生、调节神经递质和激活神经通路、改善神经元微环境和调节干细胞增殖分化的研究做一综述,以期为临床治疗提供参考。     

经颅直流电刺激的研究及应用

背景：经颅直流电刺激是一种非侵袭性的刺激脑方法,利用弱的电流经颅刺激目标区域引起脑兴奋性的改变。 目的：回顾分析经颅直流电刺激的基本原理、刺激程序、优越性及不良作用及其在脑功能各个区域与脑卒中和脊髓神经系统疾病中的应用。 方法：由第一作者检索1995/2011 PubMed数据库及西文生物医学期刊文献数据库。检索词为“tDCS,Transcranial Direct Current Stimulation,noninvasive brain stimulation,stroke;经颅直流电刺激,非侵袭性脑刺激”。 结果与结论：国外近十年的研究已经确立经颅直流电刺激应用于人类大脑皮质的有益效果,并基本确立了其刺激模式。阳极刺激具有兴奋大脑皮质的作用,阴极刺激降低大脑皮质的兴奋性。应用于脑卒中患者的临床研究显示阳极刺激和阴极刺激均有有益的作用,阳极刺激对脊髓损伤的患者也有有益的效果。经颅直流电刺激作为一种新的,无创的,有效的治疗方法被广泛应用于神经系统损伤患者的研究中,为这样患者的康复带来新的希望。     

神经电刺激下的人体增强研究进展

近年来,许多研究探索人类记忆、学习、情绪调控等认知功能、感知功能、运动功能的神经电刺激增强。脑机接口可用作更精细化的神经电刺激,它的信息读写性能提升也得到研究。非侵入式刺激以经颅直流电刺激(tDCS)为代表,实施较为便捷,但是在长期有效性和刺激精度方面需要进一步提升。侵入式刺激方式以脑深部电刺激(DBS)、迷走神经刺激(VNS)为代表,已经在临床上取得了广泛的认可和应用,刺激具备高精度特性,但是在增强方面的研究与应用上存在限制。对以上研究进展进行综述,并对人体增强研究的局限和发展趋势进行评论。     

经颅直流电刺激技术在阿尔茨海默症治疗中的研究进展

阿尔茨海默症(AD)是不可逆的神经退行性疾病,严重影响患者的身心健康及日常活动,目前尚不能通过药物和认知训练来有效阻止AD病程。经颅直流电刺激(tDCS)是一种非侵入神经调控技术,安全、经济、耐受性良好,近年来已广泛应用于多种神经退行性疾病的研究。研究发现,tDCS可通过调节突触可触性、参与炎症调控和调节局部血流量等多种途径,改善AD患者的学习记忆和认知功能障碍。因此,tDCS是一种非常具有前景的AD治疗手段。为更好了解和推广tDCS在AD的应用,在此就tDCS在AD的应用现状和作用机制进行综述。     

重复经颅磁刺激显著改善小鼠老化过程中认知损伤及提高神经元兴奋性

重复经颅磁刺激是一种无创的脑刺激技术,作为一种治疗性神经康复手段备受关注。已有研究表明,高频重复经颅磁刺激可以提高动物在行为测试中的认知能力和神经元兴奋性。本文旨在研究小鼠自然老化过程中,高频重复经颅磁刺激对其认知能力和神经兴奋性的影响。实验采用青年小鼠、成年小鼠、老年小鼠各12只,且每个年龄段小鼠被随机分成刺激组和对照组。刺激组小鼠接受连续15天的高频重复经颅磁刺激,对照组接受连续15天的伪刺激。刺激结束之后,进行新物体识别与跳台测试,用以检查小鼠的学习记忆能力。行为学测试结束之后,进行全细胞脑片膜片钳实验,用以记录并分析海马齿状回颗粒神经元的静息膜电位、动作电位及其相关电特性指标。数据分析表明,小鼠认知能力与神经兴奋性随着老化而显著衰退,高频重复经颅磁刺激能显著改善认知损伤并缓解神经电特性指标的衰退。通过改变海马齿状回颗粒神经元电生理特性以及提高神经元兴奋性,可能是重复经颅磁刺激缓解认知损伤、提高认知能力的机制之一。     

经颅直流电刺激干预工作记忆的脑功能网络研究

工作记忆是高级认知功能的重要基础,为探索经颅直流电刺激(tDCS)对工作记忆的影响及具体机制,招募18位被试参加实验,采集被试在伪/阳极/阴极tDCS刺激后三图、四图以及五图记忆负载任务中的行为数据(准确率、反应时长)与脑电信号.首先根据行为数据对工作记忆能力进行评估,再利用不同通道之间脑电信号的相关性,构建各状态下的...     

重复经颅磁刺激对卒中后运动功能康复的作用

经颅磁刺激(transcranial magnetic stimula- tion,TMS)是在1985年由Baker等发现的新的神经电生理技术,最早仅用于运动诱发电位检查,以作神经科疾病的诊断。重复经颅磁刺激(rTMS)是     

经颅直流电刺激对基于偏定向相干因效脑网络特征的影响

利用脑网络研究经颅直流电刺激(tDCS)对脑功能机制和脑皮层状态的影响具有重要意义。本研究基于偏定向相干因果分析方法,构建被试在不同tDCS刺激实验范式下进行运动想象的因效性脑网络。以因效性脑网络的功能脑区通道信息流入、流出率为局部特征,平均聚类系数、全局效率为全局特征,分析研究tDCS对运动想象脑网络特征的影响。16名健康被试均为右利手。结果显示,被试执行左手运动想象下,伪刺激和阳极刺激C4后的C4通道信息流出率、流入率、平均聚类系数和全局效率分别为0.142±0.014、0.193±0.013、0.585±0.046、0.347±0.031和0.223±0.025、0.258±0.023、0.817±0.021、0.491±0.091,均存在显著性差异(P<0.05);tDCS阴极刺激C4后的C4通道信息流出率、平均聚类系数和全局效率分别为0.109±0.009、0.356±0.037和0.252±0.024,与伪刺激相比差异显著(P<0.05),C4通道信息流入率为0.184±0.008,与伪刺激相比无显著差异(P>0.05)。研究表明,阳极tDCS有效激活该脑区皮层的活跃性,使脑区信息交流更加频繁,增加脑网络的聚集程度,提高脑网络的连通性;阴极tDCS刺激则会抑制脑区皮层的活跃性,降低了脑区信息的流出,减少脑网络的聚集程度,降低脑网络的连通性。     

重复经颅磁刺激对后肢去负荷小鼠神经元兴奋性及离子通道影响的研究

本研究从神经电生理角度探究重复经颅磁刺激对模拟失重小鼠神经元兴奋性和离子通道的影响。将青年C57小鼠分成对照组、尾吊组和磁刺激组。对尾吊组和磁刺激组小鼠进行14天的尾吊处理，建立模拟失重模型，同时对磁刺激组小鼠施加14天的重复经颅磁刺激。利用离体脑片膜片钳实验，检测动作电位的相关指标和电压门控型钠、钾离子通道的动力学特性变化，分析神经元的兴奋性及其离子通道机制。结果显示，小鼠的行为认知能力和神经元兴奋性随着尾吊而显著下降，重复经颅磁刺激可以显著改善后肢去负荷小鼠海马齿状回颗粒细胞的认知损伤和神经电生理相关指标；重复经颅磁刺激可能是通过促进钠离子外流和抑制钾离子，来改变钠、钾离子通道的激活、失活和失活后再复活过程，影响离子通道的动力学特性，从而增强单个神经元的兴奋性，改善后肢去负荷小鼠的认知损伤和空间记忆能力。     

阳极经颅直流电刺激对脑卒中患者脑功能网络的影响

经颅直流电刺激(tDCS)在脑卒中治疗中应用潜力巨大,但其作用效应仍不明确。本研究基于脑电图(EEG)和图论分析探讨阳极tDCS干预对脑卒中患者的作用效应。对15例脑卒中患者施加阳极tDCS真刺激和伪刺激,以随机顺序间隔一周进行两次刺激,每次采集刺激前和刺激后静息态EEG信号。对每次采集的EEG信号,采用皮尔逊相关系数等分析方法研究各个导联间的关联性特征参数。基于分析结果,构建患者刺激前、后的脑功能网络,并分析网络特征参数的变化。结果显示,真刺激后脑功能网络的平均度、平均聚类系数、全局效率以及“小世界”属性值较刺激前均显著增大(P<0.05),特征路径长度显著减小(P<0.05),而伪刺激组相关参数变化未见显著差异(P>0.05)。结果表明,阳极tDCS干预对卒中后恢复性治疗具有积极影响,为其临床应用提供了实验依据。     

重复经颅磁刺激联合运动训练对脑活动影响的溯源分析

重复经颅磁刺激(repetitive transcranial magnetic stimulation,r TMS)联合运动训练可以提高手部运动功能。本研究旨在探讨r TMS联合运动训练对脑皮层活动的影响作用。募集19名健康受试者,随机分为r TMS联合运动训练组和运动训练组,分别进行为期14 d的1 Hz r TMS联合运动训练和运动训练,利用标准低分辨率电磁断层成像(standardized low resolution electromagnetic tomography analysis,s Loreta)对实验前后采集的静息态脑电信号进行溯源分析。结果表明,r TMS联合运动训练可调制皮层活动从高频向低频偏移,且θ频段皮层活动增加最明显,表现在多个脑区,表明r TMS联合运动训练可能加强了皮层间的协调活动。另外,相比于运动训练,r TMS联合运动训练仅增强了顶叶皮层活动,而额叶皮层活动未发生显著改变,提示r TMS联合运动训练可能降低了对运动认知脑区的调动,提高了运动认知的效率。本研究加深了对r TMS联合运动训练的脑调控作用理解,有望为脑卒中患者的运动康复提供帮助和指导。