定义和概述
经颅直流电刺激 (tDCS) 是一种非侵入性神经调节技术，通过附着在头皮上的电极将 1 至 2 mA 的微弱直流电穿过颅骨传输至大脑皮层。 它在神经科学和临床领域得到了积极的研究，因为它可以改变大脑皮层神经元的兴奋性，而无需手术或麻醉。
tDCS 自 20 世纪初就开始研究，但现代形式的临床研究始于 Nitsche 和 Paulus 于 2000 年的工作。 从那时起，抑郁症、慢性疼痛、中风康复和认知功能改善等各个领域的临床证据不断积累。
原理及机理
电气原理
约 1 至 2 mA 的直流电流在附着于头皮的两个电极（阳极、阴极）之间流动。 电流穿过头皮、颅骨、脑脊液到达大脑皮层。 事实上，到达大脑的电流密度在通过头骨时会大大衰减。
神经元兴奋性的调节
- 阳极刺激：通过将电极下方皮质神经元的静息膜电位转向去极化来增加自发放电率。 皮质兴奋性增加。
- 阴极刺激：相反，它会导致超极化并降低神经元放电率。 皮质兴奋性受到抑制。
突触可塑性
tDCS的兴奋性变化不仅在刺激过程中而且在刺激结束后持续一定时间（数十分钟至几个小时）。 这是由于类似于突触长时程增强 (LTP) 和长时程抑制 (LTD) 的可塑性变化，这些变化与 NMDA 受体、钙依赖性机制和脑神经营养因子 (BDNF) 表达的变化有关。
临床适应症
国际临床指南 (2017)，以下疾病的证据水平得到证实：
既定适应症
- 纤维肌痛：初级运动皮层的双极刺激对减轻疼痛有显著效果。
- 抑郁症：左侧背外侧前额皮质（DLPFC）的阳极刺激可有效改善抑郁症状。 在一项荟萃分析中，与安慰剂相比，经颅直流电刺激 (tDCS) 显著减轻了抑郁症状，并且其在治疗耐药性抑郁症方面也有效。
- 中风后运动功能的康复：刺激受损半球的运动皮层可促进运动功能恢复。
- 中风后失语：刺激语言中枢对语言恢复有辅助作用。
正在研究的适应症
- 慢性疼痛和神经性疼痛
- 自主功能的控制
- 增强认知功能和阿尔茨海默病的辅助治疗
- 强迫症、创伤后应激障碍
- 慢性疲劳综合症
- 帕金森病的认知和步态功能
对自主神经系统的影响
tDCS 刺激左前额皮质 (DLPFC) 或岛叶皮质可以影响中枢自主网络 (CAN)，该网络参与调节自主神经系统。 研究报告了 tDCS 后心率变异性 (HRV) 和血压反应的变化，改善自主神经功能的机制研究正在进行中。
特别是，岛叶是自主神经调节的关键皮质结构，并且正在研究该区域的 tDCS 刺激可能参与调节交感-副交感平衡的假设。
治疗方法
仪器及电极安装
标准 tDCS 设备提供 1 至 2 mA 的稳定直流电流。 电极是 35cm² 的方形或圆形海绵垫，在手术前用盐溶液充分润湿，以减少与皮肤的接触电阻。
目标区域
根据治疗目的设置阳极和阴极的位置。 例如，治疗抑郁症时，阳极放置在左侧DLPFC（F3位置，基于10-20脑电图系统），阴极放置在右上顶叶突。
手术时间和频率
一次治疗需要20至30分钟，根据疾病和目的，治疗过程包括5至20次（每天或每隔一天）。 它可以作为门诊手术进行，并且可以在手术过程中结合其他治疗或认知训练。
安全
根据2016年国际安全指南，在推荐范围（电流密度0.029 mA/cm²以下，总电荷7.2 C以下）内进行的tDCS是安全的，没有严重的副作用。
轻微副作用包括电极部位皮肤红斑、刺痛和头痛。 也可能会暂时出现注意力不集中和困倦的情况。
绝对禁忌症：颅内金属植入物（DBS电极、动脉瘤夹）、颅内电刺激装置。
相对预防措施：癫痫、怀孕、头皮皮损、起搏器。
经颅直流电刺激 (tDCS) 与经颅磁刺激 (TMS) 的比较
|项目 |经颅直流电刺激 |经颅磁刺激 | |------|------|-----| |刺激方式|弱直流电|强磁场感应电流| |作用机制|兴奋性调节|神经元直接发射 | |设备尺寸|紧凑、便携 |大型文具| |治疗时间| 20~30分钟| 30~40分钟| |噪音/不便|几乎没有|敲击声、头皮刺痛| |保险范围|有限公司 |部分适用 | |指示证据|成长|积累更多证据|