经颅电刺激小脑、顶叶皮层等对姿势适应的影响:优化姿势控制康复策略的新探索

【字体: 时间:2025年04月09日 来源:Scientific Reports 3.8

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  为探究经颅直流电刺激(tDCS)对健康个体姿势适应的影响,研究人员开展了一项针对小脑、后顶叶皮层(PPC)、前扣带回皮层(ACC)和初级运动皮层(M1)的 tDCS 研究。结果发现 PPC 和小脑刺激可显著增强姿势适应。这为优化姿势训练策略提供了依据。

  在日常生活中,我们保持平衡和稳定的姿势,才能顺利完成各种活动。然而,当面临一些突发干扰,比如路面的颠簸、意外的碰撞时,我们的身体需要迅速做出调整,以维持姿势稳定,避免摔倒。这一过程看似简单,却涉及到大脑多个区域的复杂协作。像小脑、后顶叶皮层(PPC)、前扣带回皮层(ACC)和初级运动皮层(M1)等,它们在姿势适应中都起着关键作用。
但目前关于经颅直流电刺激(tDCS)对健康个体姿势适应的研究还存在诸多问题。一方面,相关研究数量有限;另一方面,研究结果常常相互矛盾,难以得出明确结论。而且以往大多研究只关注单个脑区,对于这些脑区如何在姿势适应中发挥不同作用,我们了解甚少。若能明确哪个脑区对姿势适应最为关键,就能为姿势控制障碍患者制定更有效的康复策略。

基于此,德黑兰医科大学(Tehran University of Medical Sciences)的研究人员开展了一项研究。他们通过对 75 名健康参与者进行分组,分别对 PPC、小脑、M1、ACC 进行阳极刺激,设置了一个假刺激组作为对照。研究结果表明,虽然组间比较无显著差异,但在组内分析中发现,PPC 和小脑刺激能显著增强姿势适应。这一成果发表在《Scientific Reports》上,为姿势控制的研究和康复治疗提供了新的方向。

研究人员采用了多种关键技术方法。在实验设计上,运用平行、随机、双盲、对照试验,保证研究的科学性。利用高清经颅直流电刺激(HD - tDCS)技术,精准刺激特定脑区。借助力板采集中心压力(COP)相关参数,如 COP 位移、路径长度、速度等,以此评估姿势适应情况。同时,通过对数据进行低通滤波和统计分析,确保结果的准确性。

下面来详细介绍研究结果:

  1. 人口统计学特征和刺激前基线阶段:研究人员通过海报和社交媒体招募了 75 名 18 - 40 岁的健康参与者,随机分为五组。对参与者的人口统计学特征和刺激前 60 秒基线阶段的 COP 参数进行分析,结果显示各组在这些方面均无显著差异,这意味着实验开始时各组的初始状态相似,具有可比性。
  2. 组间效应:在振动和振动后阶段,对各组 COP 参数的变化进行比较,如比较试验 2 与试验 1、试验 3 与试验 1、试验 3 与试验 2 的变化,发现组间差异均无统计学意义。这表明从整体组间对比来看,不同脑区的刺激并没有产生明显不同的效果。
  3. 组内效应
    • PPC 刺激的效果:在振动阶段,经单因素重复测量方差分析发现,PPC 组的 COP 位移、路径长度和 COP 位移标准差在各试验间存在显著差异。具体表现为,试验 3 中 COP 位移和路径长度相较于试验 1 显著降低,说明 PPC 刺激有助于减少振动时的姿势波动,增强姿势稳定性。
    • 小脑刺激的效果:同样在振动阶段,小脑组的 COP 位移、速度和相平面在各试验间差异显著。其中,试验 3 中 COP 位移和速度相较于试验 1 明显降低,相平面也显著减小,这表明小脑刺激能有效改善姿势适应,使身体在振动干扰下更快地调整姿势。
    • M1、ACC 和假刺激的效果:M1 组、ACC 组和假刺激组在振动和振动后阶段,各项参数在各试验间均未发现显著差异,说明这些刺激方式对姿势适应没有明显作用。


在讨论部分,研究人员进一步分析了实验结果。小脑刺激能增强姿势适应性,可能是因为小脑在感觉反馈和前馈机制中发挥重要作用,它可以整合多种感觉信息,将其转化为运动指令,尤其是在视觉和本体感觉反馈受限的情况下,刺激小脑可增强前庭小脑通路,改善姿势控制。PPC 刺激的积极效果,可能与它和多个运动区域的紧密连接有关,刺激 PPC 可以促进感觉信息与运动指令的整合,增强多感觉整合和空间注意力,从而提升姿势控制能力。

而 M1 刺激在本研究中未显示出显著效果,可能是因为姿势反应在首次试验中就已有所改善,后续试验中可提升空间有限,掩盖了刺激的作用。另外,M1 刺激对运动学习和姿势适应的影响可能存在时间依赖性,这还需要进一步研究。ACC 刺激效果不显著,可能是由于样本量较小、研究设计以及 tDCS 本身的可重复性低等多种因素导致的。

总的来说,该研究明确了 PPC 和小脑在促进姿势适应中的关键作用,表明 tDCS 应用于这两个脑区可能是优化健康个体姿势训练的有效手段。不过,其对临床人群,如老年人或神经功能障碍患者的潜在益处还不确定,需要更多研究加以验证。这一研究为未来在更广泛人群中探索神经调节疗法提供了重要基础,有望推动姿势控制康复领域的发展。
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