神经电调控是怎么回事

  神经电调控（neuromodulation）是指通过电刺激或其他物理手段，调节神经元或神经网络活动的技术。它是一种非药物性干预方法，广泛应用于治疗神经和精神疾病，以及改善大脑功能。神经电调控的主要形式包括：

• 经颅电刺激（tES）：包括经颅直流电刺激（tDCS）和经颅交流电刺激（tACS）等方法，通过在头皮上放置电极，向大脑施加微小电流，从而调节神经元的兴奋性，增强或抑制特定大脑区域的活动。
• 深部脑刺激（DBS）：是一种植入电极的技术，电极直接植入到大脑的特定区域，通过发送电脉冲来调节神经活动。这种技术常用于治疗帕金森病、癫痫和其他运动障碍。
• 迷走神经刺激（VNS）：通过植入装置对迷走神经进行电刺激，调节大脑和身体其他器官之间的信号传递，常用于治疗癫痫、抑郁症等疾病。
• 脊髓刺激（SCS）：主要用于缓解慢性疼痛，通过刺激脊髓周围的神经纤维，调节疼痛信号的传递。
  

  神经电调控技术通过调节神经元的电活动，影响大脑的神经网络，进而改变特定认知功能、行为或情绪，如图1。它能够通过改变神经元的兴奋性，使其更容易或更难以产生动作电位；影响突触可塑性，增强或削弱神经连接的强度以及调节特定脑区的活动水平，平衡异常活跃或低活跃的神经网络。神经电调控技术在神经科学、精神病学和康复领域应用广泛，常用于治疗抑郁症：tDCS和tACS等非侵入性电刺激技术被研究用于改善抑郁症患者的情绪症状；认知增强：经颅电刺激技术也被用于增强记忆力、专注力等认知功能以及疼痛管理：脊髓刺激被用于缓解慢性疼痛，特别是难以通过药物治疗的疼痛。

图1. 经颅电刺激的设备

  其中经颅电刺激（tES，Transcranial Electrical Stimulation）是一类非侵入性神经调控技术，通过在头皮上放置电极，向大脑施加低强度的电流，来调节大脑的神经活动。tES主要分为几种常见形式：经颅直流电刺激（tDCS）、经颅交流电刺激（tACS）、随机噪声刺激（tRNS）等。
  1. 经颅直流电刺激（tDCS）
  经颅直流电刺激（tDCS）是tES中最常见的一种形式，它通过两个电极将恒定的弱直流电（通常为1-2毫安）传递到大脑表面，以调节大脑皮层的兴奋性。tDCS通过改变神经元膜电位，使得神经元更容易或更难被激发。阳极（正极）刺激会增加神经元兴奋性，而阴极（负极）刺激则会抑制神经元兴奋性。tDCS可以影响突触的可塑性，即突触连接强度的变化。它可能通过长期抑制或增强突触传递来影响神经元之间的通信。网络效应：tDCS可能会引起神经网络改变，包括调整大脑区域之间的功能连接和同步性。
  2. 经颅交流电刺激（tACS）
  经颅交流电刺激（tACS）使用正弦波形的交流电流，调节大脑皮层神经元的同步化活动。与tDCS不同，tACS不直接影响神经元的兴奋性，而是通过电流的频率、振幅调节神经网络中的脑电波。
  tACS能够通过与大脑的内在节律（如α波、θ波等）相位同步，从而调节脑区之间的相互作用。不同的频率可能对大脑的不同认知功能产生影响：
  α波（8-12 Hz）：与放松、注意力调节相关；
  θ波（4-7 Hz）：与记忆和学习有关；
  γ波（30-100 Hz）：与高级认知功能如知觉、意识相关。
  tACS常用于神经科学研究：用于研究大脑不同频率脑电活动在认知功能和病理状态中的作用。认知功能调控：tACS的不同频率已被研究用于改善记忆力、增强专注力，或治疗认知障碍。
  3. 随机噪声刺激（tRNS）
  随机噪声刺激（tRNS）是一种使用随机高频噪声电流来刺激大脑的技术。不同于tDCS或tACS，tRNS采用一种随机振荡的信号来干扰神经活动。研究表明，tRNS可能对大脑皮层的可塑性具有促进作用。tRNS在记忆、学习等领域的研究中表现出潜力，被认为能够改善工作记忆和学习能力。tRNS也被用于康复治疗中，如改善中风后的运动功能恢复。
  4. 经颅脉冲电刺激（tPCS）
  经颅脉冲电刺激（tPCS） 是一种通过间歇性短脉冲的方式进行电刺激的技术，它比tDCS和tACS更短促，电流形式为脉冲。tPCS主要通过短暂的电流脉冲来调节神经元的活动。
  tES的总体特点为非侵入性：所有的tES方法都不需要手术或植入设备，患者只需佩戴电极帽即可接受治疗；安全性高：tES的电流强度非常小，通常不会对身体产生伤害，副作用轻微，通常只有轻微的皮肤刺激或头痛；便携性：tES设备相对简单，许多设备可以便携使用，甚至可以进行家庭疗法。
  tES的应用领域主要在临床治疗、认知增强方面。tDCS和tACS被广泛研究用于治疗抑郁症，尤其是对抗药物性抑郁症；对于慢性疼痛患者，如偏头痛或纤维肌痛患者，可能通过tDCS获得缓解；对于中风或脑损伤后患者，tES可帮助加速恢复，尤其在语言能力和运动功能方面；tES广泛用于提升记忆力、学习能力和专注力的研究，一些研究表明，tES可以用于改善认知衰退，特别是针对老年人的轻度认知障碍。