2經(jīng)顱直流電刺激（tDCS）在認(rèn)知功能障礙中的應(yīng)用

1、經(jīng)顱直流電刺激（tDCS）在認(rèn)知功能障礙中的應(yīng)用2認(rèn)知（cognition): 認(rèn)識和知曉亊物過程的總稱，它包括感知、辨別、記憶、學(xué)習(xí)、注意、理解、推理和判斷方面的能力。實(shí)際上認(rèn)知是大腦為解決問題而攝取、儲存、重整和處理信息的基本功能。認(rèn)知障礙（cognitive deficits，cognitive impairment）: 是認(rèn)識過程一方面或多方面的損害，導(dǎo)致上述過程效率的降低或功能 的受損。治療：藥物治療、運(yùn)動療法、作業(yè)活動、物理因子療法：高壓氧、 非侵入性腦刺激.認(rèn)知及認(rèn)知障礙認(rèn)知2.記憶力1.注意力3.定向力5.視空間定向能力4.語言能力6.執(zhí)行功能3認(rèn)知及認(rèn)知障礙4具體分類：感知覺

2、障礙思維障礙注意障礙記憶障礙計(jì)算障礙智能障礙自知障礙主要表現(xiàn)形式：學(xué)習(xí)障礙記憶障礙失語失認(rèn)失用其他精神、神經(jīng)活 動的改變癡呆認(rèn)知障礙認(rèn)知及認(rèn)知障礙血管性認(rèn)知障礙（VCI）非癡呆性血管性認(rèn)知障礙（VCIND） 血管性癡呆（VaD）混合性癡呆（MD）混合性認(rèn)知障礙其他5阿爾茨海默?。ˋD）認(rèn) 知 障 礙卒中后認(rèn)知功能障礙（post-stroke cognitive impairment, PSCI） 是重要的血管性認(rèn)知功能障礙。卒中后患者發(fā)病率55.9%。AD早期核心癥狀是記憶力障礙VCI早期核心癥狀是執(zhí)行障礙。認(rèn)知及認(rèn)知障礙非侵入性腦刺激non-invasive brain stimulatio

3、n經(jīng)顱磁刺激(transcranial magnetic stimulation，TMS):利用強(qiáng)電流通過線圈產(chǎn)生變化的磁場透過顱骨在皮質(zhì)表面 形成微弱的感應(yīng)電流達(dá)到刺激腦組織(主要為皮質(zhì))的一種 非侵入性腦刺激技術(shù)。經(jīng)顱直流電刺激（transcranial direct current stimulation，tDCS):將陰極和陽極電極片放置于頭皮特定部位,持續(xù)微弱的直流 電可穿過顱骨作用于大腦皮質(zhì)以調(diào)節(jié)皮質(zhì)神經(jīng)元活動的非 侵入性腦刺激技術(shù)。6內(nèi)容tDCSTMS興奮性陽極提高興奮性，陰極抑制興奮性高頻提高大腦皮質(zhì)興奮性，低頻抑制大腦皮質(zhì)興奮性調(diào)節(jié)機(jī)制只影響活動狀態(tài)的神經(jīng)元，對神經(jīng)元靜息膜電

4、位閾下調(diào)節(jié)，電流較小運(yùn)動磁場產(chǎn)生感應(yīng)電流刺激大腦皮層，對神經(jīng)元的調(diào)節(jié)為閾上調(diào)節(jié)定位電極柔軟，頭部貼合性好，固定更好，易定位電極形狀固定，定位較難tDCS vs TMS7內(nèi)容tDCSTMS機(jī)器大小機(jī)器較小，簡易便攜，可行 床邊治療機(jī)器較大安全性*安全性更高tingling (11.5%),itching (5.8%), redness(4.7%), scalp discomfort (3.1%)，mood changes有誘發(fā)癲癇的風(fēng)險(xiǎn) headache (11.5%), scalpdiscomfort (2.5%),twitching (1.2%), moodchanges (1.2%), f

5、atigue(0.9%), tinnitus (0.6%)聲音無聲音，研究時(shí)可做偽刺激 患者更容易適應(yīng)刺激時(shí)“嗒嗒”聲音，有的患者不能適應(yīng)價(jià)格便宜昂貴8tDCS vs TMS經(jīng)顱直流電刺激（tDCS）9對于tDCS的系統(tǒng)研究始于20世紀(jì)60年代。直到2000年被證實(shí)tDCS通過使大腦皮層發(fā)生極化從而對大腦皮層興奮性進(jìn)行調(diào)節(jié)，該技術(shù)逐漸進(jìn)入人們視線。是近年來的研究熱點(diǎn)。Pubmed上tDCS文獻(xiàn)數(shù)量趨勢80070060050040030080070060050040030020010001992199319941995199619971998199920002001200220032004200

6、5200620072008200920102011201220132014201520162017Pubmed上tDCS文獻(xiàn)數(shù)量趨勢萬方數(shù)據(jù)庫上tDCS文獻(xiàn)數(shù)量趨勢陰極陽極顱直流電刺激儀10電極性質(zhì)：陰極和陽極；刺激部位：受損腦區(qū)大腦皮質(zhì)或健側(cè)大腦；作用方式：陰極抑制，陽極興奮；刺激強(qiáng)度：單位面積電流強(qiáng)度0.057mA/cm2；1-2mA刺激時(shí)間：建議20min/次。重復(fù)。經(jīng)顱直流電的刺激效果由電流的強(qiáng)度、刺激部位、 電極片的面積和極性決定。tDCS治療參數(shù)11“半球間相互作用”腦損傷后兩側(cè)大腦半球間功能相互作用不平衡；損傷側(cè)半球的興奮性降低；健側(cè)半球的興奮性增加通過tDCS調(diào)節(jié)校正這種不平衡

7、可能改善腦損傷患者的 功能障礙。腦損傷康復(fù)理論基礎(chǔ)1213Hamilton RH, .Brain Lang. 2011 Jul; 118(1-2): 40-50.14運(yùn)動功能障礙痙攣意識障礙失語癥、吞咽障礙認(rèn)知功能障礙抑郁偏頭痛神經(jīng)性厭食（anorexia nervosa）帕金森病tDCS在神經(jīng)康復(fù)中的應(yīng)用tDCS的作用機(jī)制3. 對皮質(zhì)興奮/抑制平衡的影響2. 增加突觸可塑性4. 改變局部腦血流5. 對皮層和腦網(wǎng)聯(lián)系的調(diào)節(jié)tDCS機(jī)制研究1. 改變皮層興奮性 直流電陰極靠近神經(jīng)細(xì)胞胞體或樹突時(shí)，靜息電位閾值升高， 神經(jīng)元放電減少；陽極使靜息電位閾值降低，神經(jīng)元放電增加；與TMS不同，tDCS并

8、不誘導(dǎo)產(chǎn)生動作電位；突觸效能改變，與長時(shí)程增強(qiáng)(LTP)和長時(shí)程抑制(LTD)類似；大鼠實(shí)驗(yàn)中，陽極刺激可誘導(dǎo)與NMDA受體有關(guān)的LTP產(chǎn)生。16tDCS機(jī)制研究17Short-term effects of tDCS are thought to occur via non-synaptic mechanisms by depolarization of resting membrane potentials (Nitsche et al. 2003a, Priori, 2003).Longterm effects are believed to occur through NMDA-dep

9、endent mechanisms, similar to LTP and LTD.Liebetanz et al. (2002) tested the dependence of tDCS on glutamatergic signaling and changes in membrane potential. They found that dextromethorphan, a NMDA antagonist, could occlude the after-effects of either polarity of stimulation while carbamazepine, a

10、sodium channel blocker, impaired only the anodal effects, suggesting a more specific reliance upon membrane potential depolarization for the tDCS under the anode (Liebetanz et al. 2002, Priori 2003). Together these data suggest that the after-effects of tDCS may be consistent with use-dependent syna

11、ptic plasticity; i.e. LTP and LTD.tDCS作用機(jī)制18分別進(jìn)行陽極或陰極刺激15分鐘；刺激強(qiáng)度分別為100、 50、25微安；陽極刺激增加腦血流，陰 極刺激減少；腦血流量與電極單位面積 下的刺激強(qiáng)度有關(guān)。tDCS的效應(yīng)腦血流改變19陽極刺激誘導(dǎo)區(qū)域性腦血流 增加17.1%，當(dāng)刺激停止時(shí)， 血流量恢復(fù)到基線水平；陰極刺激時(shí)誘導(dǎo)較小的血流 增加(5.6%)，停止刺激后血 流量與基線比較顯著降低(- 6.5%)，持續(xù)到刺激后期。tDCS的效應(yīng)腦血流改變Our findings disclosed that tDCS induces significant modul

12、ations in the cortical EEG activity in AD patients. The abnormal pattern of EEG activity observed in AD during memory processing is partially reversed by applying anodal tDCS, suggesting that anodal tDCS benefits in AD patients during working memory tasks are supported by the modulation of cortical

13、activity.20tDCS的效應(yīng)改善腦電活動21注意力是指個(gè)體能夠忽略其他內(nèi)容或外部環(huán)境等刺激而集中于持異性剌激，并對相關(guān)刺激信息進(jìn)行加工整合的能力。注意力的主要結(jié)構(gòu)包括腦干上行網(wǎng)狀激活系統(tǒng)、中腦上丘、丘腦后結(jié)節(jié)、前扣帶回、后頂葉皮質(zhì)（Posterior parietal corlex，PPC)和 DLPFC?？臻g注意存在著更加復(fù)雜的額-頂葉網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，包括背側(cè)注 意網(wǎng)絡(luò)和腹側(cè)注意網(wǎng)絡(luò)（顳頂聯(lián)合區(qū)、腹側(cè)額葉皮質(zhì)）。有研究顯示，多巴胺系統(tǒng)可以參與tDCS對皮質(zhì)的調(diào)節(jié)作用。tDCS注意力障礙功能解剖學(xué)發(fā)現(xiàn)注意力與腦干上行網(wǎng)狀激活系統(tǒng)、中腦上 丘、前扣帶回、后頂葉皮質(zhì)和左背外側(cè)額葉等相關(guān)。有研究發(fā)

14、現(xiàn)tDCS可調(diào)節(jié)多巴胺的釋放。多巴胺系統(tǒng)在目標(biāo)導(dǎo)向的行為中起重要作用：D1類多巴胺受體與注意轉(zhuǎn)移和短時(shí)注意加工有關(guān)；D2類多巴胺受體與警覺水平有關(guān)；中高水平的多巴胺釋放促進(jìn)注意網(wǎng)絡(luò)活動。tDCS注意力障礙Kang等對10例MMSE評分25分和10例年齡相配的健康人進(jìn)行試驗(yàn)。10例患者隨機(jī)分為2組，實(shí)驗(yàn)組予左背外側(cè)額葉陽極刺激 2mA20min對照組假性刺激；10例健康人同樣方法分組刺激。治療前后均用計(jì)算機(jī)進(jìn)行注意力檢測。結(jié)果發(fā)現(xiàn)健康者刺激前后無改變，PSCI患者中試驗(yàn)組在刺激1h后反應(yīng)準(zhǔn)確率提高，反應(yīng)時(shí)間縮短，而對照組無變化。tDCS注意力障礙我們的研究觀察：71例語言發(fā)育遲緩的患兒，其中男性

15、57例，女性14例，平均年齡 4.01.2歲。按1:1:1:1隨機(jī)分有家庭指導(dǎo)組、語言訓(xùn)練組、tDCS組、綜合訓(xùn)練 組。tDCS 組陽極刺激左側(cè)顳葉，陰極放置于右側(cè)肩胛部；使用 5cm7cm襯墊，參數(shù)：1mA；20min/d，5d， 4w。結(jié)果發(fā)現(xiàn)4種治療方法均可提高視線交流時(shí)間，語言訓(xùn)練、綜合訓(xùn) 練優(yōu)于家庭指導(dǎo)，tDCS可能優(yōu)于家庭指導(dǎo)。24封虹宇. 經(jīng)顱直流電刺激對兒童語言發(fā)育遲緩的臨床療效研究tDCS注意力障礙在注意力障礙的應(yīng)用-兒童注意力tDCS注意力障礙26Dockery：對健康動物進(jìn)行額葉tDCS刺激，能夠增加記憶和技巧性學(xué)習(xí)能力。Javadi和 Cheng的研究結(jié)論表明，對健康人

16、學(xué)生進(jìn)行左側(cè)背外側(cè)前額 葉的陽極tDCS刺激，可以增強(qiáng)情景式記憶。Yun：對腦卒中對45例PSCI患者進(jìn)行隨機(jī)、雙肓對照試驗(yàn)：笫1組進(jìn)行左側(cè)額顳區(qū)陽極tDCS治療，第2組進(jìn)行右側(cè)額顳tDCS區(qū)治療， 第3組則為假刺激組。每次30min，強(qiáng)度2mA，每周5次。3周后，第1組患者數(shù)字廣度記憶任務(wù)、詞語延遲記憶等較之前均明顯提高，且聽覺記憶明顯高于其他組；第2組患者詞語延遲記憶明顯提高。說明對額顳區(qū)行IDCS陽極剌激以提高患者的記憶和學(xué)習(xí)能力。tDCS記憶障礙tDCS記憶障礙27Boggio （2014）：15 crossoverAnode: bilateral temporal, Cathode:

17、 right deltoid，2 mA, 30min/sham，5/ 1 weekAdas-Cog, Visual Recognition Task, Visual Attention Task, MMSEVisual recognition memory test (persisted for 4 weeks) Loo （2012）：33/31，RCTAnode: LDLPFC, Cathode: lat.Contralateral orbit2 mA, 20 min 15/ 3 weeksRVLT, Digit Span F/B, Stroop, COWAT, LetterNumber S

18、equencing, SDMT, RT (simple and choice) ，Attention, working memory (SDMT, acute effects after the first active tDCS, no after-effects following 3 weeks)交流障礙通常表現(xiàn)為：聽覺理解、語言表達(dá)、閱讀、書寫等能力障礙汪潔等的研究使用陽極刺激7例恢復(fù)期失語癥患者的PPR區(qū)（外側(cè)裂后部），tDCS為1 mA，每次20 min，每日1次，每周5天，共20次。結(jié)果發(fā)現(xiàn)左PPR區(qū)刺激較無刺激條件下，圖命名正確率提高，聽覺詞圖匹配成績無明顯改變陽極刺激右PPR

19、區(qū)圖命名成績無明顯改變，聽覺詞圖匹配任務(wù)的正確率降低。28tDCS交流障礙作者受試者刺激方法結(jié)果You DS等 (2011)33例恢復(fù)期腦卒中后完 全性失語者陰極刺激組（右側(cè)顳上回，相當(dāng)于 Wernicke鏡像區(qū)）、陽極刺激組（Wernicke 區(qū)）、假刺激組（Wernicke區(qū)）刺激組均為2mA， 30minday，14d。3 組均接受常規(guī)言語訓(xùn)練韓版WAB測試提示3組 理解力均提高，但陰 極刺激組提高更明顯。 提示抑制右半球比激 活損傷的左半球可以 更好地促進(jìn)聽理解的 恢復(fù)汪潔，等(2011)7例腦卒中失語癥患者A期4周的語言訓(xùn)練和B 期的tDCS+言語訓(xùn)練。 陽極刺激左外側(cè)裂后 周圍去，

20、1mA，20min/ 次，20次A期治療后患者聽理解力無提高，B期結(jié)束后聽理解力提高，同時(shí)命名力提高29tDCS聽理解視空間忽略(unilateral spatial neglect, USN)是腦損傷后對病灶對側(cè)視覺空間的事物或刺激不能指向和集中，是非優(yōu)勢半球損傷后常見的認(rèn)知功能障礙，這種障礙的產(chǎn)生不是由于基本的感覺系統(tǒng)或運(yùn)動系統(tǒng)的損傷造成，而是一種注意障礙。右側(cè)大腦半球卒中患者USN的發(fā)生率從10%到82%均有報(bào)道，平均約為35%。tDCS單側(cè)空間忽略3031Sparinj對10例右側(cè)卒中后USN患者存進(jìn)行tDCS研究。刺激強(qiáng)度為 1mA，10min。左側(cè)先進(jìn)行陽極剌激，3h后再進(jìn)行陰極剌

21、激。第2天刺激右側(cè)后頂葉皮質(zhì)（posterior parietal cortex，PPC），先是陽極刺激，3h后為假刺激。結(jié)果顯示，右側(cè)PPC陽極和左側(cè)PPC陰極剌激均明顯改善直線二等分試驗(yàn)評分。Sunwoo同樣選取10例右側(cè)卒中后USN 患若進(jìn)行tDCS治療（1 mA; 20 min，3次)，分別為右側(cè)PPC陽極加左側(cè)PPC陰極的雙刺激、僅進(jìn) 行右側(cè)PPC陽極剌激和僅進(jìn)行假刺激，每次治療相隔1d。結(jié)果顯示，雙側(cè)刺激和單側(cè)刺激均可使二等分評分明顯提高，并且雙側(cè)刺激較僅刺激右側(cè)PPC改善更加明顯（P0.05)。tDCS單側(cè)空間忽略神經(jīng)機(jī)制Chambers等人在04年采用TMS研究頂下小葉中角回合

22、 緣上回在注意的轉(zhuǎn)換功能中作用發(fā)現(xiàn)，右側(cè)角回的損傷 會抑制受試者將注意轉(zhuǎn)向左側(cè)。Meister等人在06年采用rTMS的方法研究發(fā)現(xiàn)顳頂聯(lián)合 區(qū)在注意力的轉(zhuǎn)換中具有重要作用。tDCS單側(cè)空間忽略頂下小葉整合了體感、視覺、聽覺和運(yùn)動覺信息，是 負(fù)責(zé)注意加工的主要腦區(qū)。tDCS陽極刺激增加了興奮性。tDCS單側(cè)空間忽略34失用癥（apraxia）是指在意識清楚，語言理解功能及運(yùn)動功能正常的情況下，患者喪失完成有目的、復(fù)雜活動的能力。臨床上大致可以分為觀念性失用、觀念運(yùn)動性失用、肢體運(yùn)動性失用和結(jié)構(gòu)件失用等。目前，關(guān)于tDCS在失用癥康復(fù)中應(yīng)用的文獻(xiàn)較少。Weiss：健康受試者，對左側(cè)頂下小葉（in

23、ferior parietal lobe,IPL)分別進(jìn)行 tDCS陽極和陰極刺激（1mA，20 min)，結(jié)果顯示陽極刺激后，受試 者的雙側(cè)優(yōu)勢任務(wù)表現(xiàn)明顯提高，而陰極剌激則無明顯改變。Bimichi：26例觀念運(yùn)動性失用患者，左側(cè)頂葉進(jìn)行陽極tDCS刺激后， 患者的雙側(cè)上肢失用現(xiàn)象顯著改善。袁英：2例吞咽失用患者，先使用常規(guī)治療3周，再用tDCS，發(fā)現(xiàn)使用tDCS后，自主性吞咽腦區(qū)皮質(zhì)興奮性與反射性吞咽沒明顯差別。tDCS失用癥、失認(rèn)癥35失認(rèn)癥（agnosia）是指患者無視覺、聽覺和軀休感覺障礙，在意識 正常情況下，不能辨認(rèn)以往熟悉的事物，包括視覺失認(rèn)、聽覺失認(rèn)、 觸覺失認(rèn)，痛覺缺損和自

24、體認(rèn)識不能等。tDCS治療失認(rèn)癥的文獻(xiàn)很少。Rafal 報(bào)道1例聽覺失認(rèn)的患者，治療前患者聽力正常，語言內(nèi)容理解 正常，但不能辨別熟悉者的講話和周圍環(huán)境的聲音，在實(shí)施右側(cè)顳葉 陽極tDCS刺激后，患者失認(rèn)癥明顯改善。tDCS失用癥、失認(rèn)癥36tDCSAlzheimers diseaseIn patients with Alzheimers disease, applying stimulation during the execution of the cognitive task leads to a more pronounced beneficial effect.37tDCSAlzhe

25、imers disease38Ferrucci et al. tested in a pilot study whether anodal tDCS applied over temporoparietal cortex can increase cortical function, thus improving recognition memoryin AD patients.They were delivered in 10 patients with mild AD anodal tDCS, cathodal tDCS, and sham tDCS over bilateral temp

26、oroparietal areas in three separate sessions (15 minat 1.5 mA, at least 1 week apart).Anodal tDCS significantly improved recognition memory, cathodal tDCS significantly decreased accuracy in the word recognition task, sham tDCS did not change it. Moreover, no effects were observed in a visual attent

27、ion task, suggesting that the effects of tDCS were likely specific for recognition memory顳葉tDCS刺激，陽極刺激刺激能改善記憶力，陰極刺激降低詞匯識別的準(zhǔn)確率，假刺 激沒有影響。對視覺注意力沒有影響。R. Ferrucci. Neurology, vol. 71, 2008.tDCSAlzheimers disease39Conclusions: Compared with placebo stimulation, active tDCS stimulation in this clinical tri

28、al did not significantly improve verbal memory function in Alzheimers disease. This study differs from previous studies in terms of the stimulation protocol, trial design, and application of standardized neuropsychological memory assessment.tDCSAlzheimers disease40Several studies have begun to therapeutically use rTMS or tDCS to improve cognitive performances in patients with AD.However, mos