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在中风导致运动功能障碍的康复治疗中,非侵入性脑刺激技术备受关注,但经颅交流电刺激(tACS)对运动皮层兴奋性的具体影响尚不明确。研究人员开展了 tACS 对初级运动皮层(M1)神经可塑性影响的研究,发现 γ-tACS 能增强皮层兴奋性,该成果为中风康复治疗提供了新方向。
在全球范围内,中风是导致死亡和长期残疾的主要原因之一。中风幸存者往往会出现持续的运动功能障碍,这极大地影响了他们的生活质量。为了帮助这些患者恢复运动功能,医学领域一直在努力探索有效的康复方法。近年来,非侵入性脑刺激(NIBS)技术崭露头角,其中经颅交流电刺激(tACS)因其独特的神经调节方式受到广泛关注。tACS 通过特定频率的交变电流来调节神经振荡,理论上可以影响大脑的活动。然而,不同频率的 tACS 对运动皮层兴奋性的影响并不清楚,这使得 tACS 在运动康复中的应用受到限制,也让确定最佳刺激频率成为一个亟待解决的问题。
为了深入了解 tACS 的奥秘,中山大学附属第三医院等机构的研究人员开展了一项重要研究。他们希望通过探究 tACS 对不同频率下皮层兴奋性和神经可塑性的影响,为 tACS 在中风后运动康复中的应用提供科学依据。该研究成果发表在《Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation》上,为该领域带来了新的曙光。
在这项研究中,研究人员采用了多种关键技术方法。他们招募了 18 名健康的右利手成年人作为研究对象。实验过程中,运用经颅磁刺激(TMS)技术测量运动诱发电位(MEP),以此评估皮质脊髓兴奋性;使用 64 通道 EEG 帽记录静息态脑电图(RS-EEG),分析神经振荡情况;通过 TMS 结合 EEG 记录经颅诱发电位(TEP),来评估皮质可塑性;利用 tACS 设备对参与者进行不同频率的刺激。整个研究采用随机、假刺激对照、交叉设计,确保实验结果的科学性和可靠性。
研究结果主要体现在以下几个方面:
- γ-tACS 调节皮质脊髓兴奋性:通过分析不同刺激条件下 MEP 的变化,发现 γ-tACS 能显著增加 120% MEP 的振幅,同时缩短其潜伏期,而 β-tACS 与假刺激相比,未产生明显变化。这表明 γ-tACS 可以增强皮质脊髓兴奋性,促进神经信号的传递12。
- γ-tACS 调节 M1-μ 节律:对 RS-EEG 数据进行频谱分析后发现,γ-tACS 能使感觉运动皮层的 α 波功率显著增加,而 β-tACS 则没有明显效果。这说明 γ-tACS 对神经振荡有特定的调节作用,可能影响感觉运动信息的处理34。
- γ-tACS 调节 M1-P15 TEP:分析 TEP 数据可知,γ-tACS 和 β-tACS 都能使 M1-P15 的振幅显著减小。这一结果暗示 γ-tACS 可能通过调节跨胼胝体抑制,来影响大脑半球间的平衡,进而促进运动功能的恢复56。
综合研究结果和讨论部分,这项研究具有重要意义。研究表明 γ-tACS 对运动皮层兴奋性的调节作用比 β-tACS 更为显著,这为中风后运动康复提供了新的潜在治疗方法。γ-tACS 可能通过增强皮质脊髓兴奋性、调节神经振荡以及影响跨胼胝体抑制等机制,促进运动功能的恢复。与其他神经调节技术如 TMS 和 tDCS 相比,tACS 具有独特优势,如更低的癫痫发作风险、更高的成本效益和更少的不适感。然而,该研究也存在一些局限性,例如只关注了 tACS 的即时效应,未进行运动任务评估;MEP 试验次数较少且无法提供排除试验的具体比例;EEG 空间分辨率有限等。未来的研究可以针对这些不足进行改进,进一步探索 tACS 在中风康复中的应用潜力,为中风患者带来更多的康复希望,推动神经康复领域的发展。