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经颅直流电刺激(tDCS)与fNIRS:拓展脑神经认知前景

作者:ZNION   发布时间:2019-07-10   阅读次数:100

经颅直流电刺激(tDCS)是一种非侵入性的、利用恒定、低强度直流电(1-2 mA) 穿过颅骨刺激大脑皮层,引起膜的极化,从而调控神经元的活动。tDCS的阳极诱导区域性脑血流量增加,阴极诱导脑血流量减少。而功能性近红外光谱成像技术(fNIRS)可基于神经—血管耦合机制,通过检测血流量的变化,反映脑神经活动情况,同时使用fNIRS和经颅直流电刺激(tDCS)可以研究大脑皮质的激活和连通性。在不同脑区,tDCS的影响可以通过fNIRS客观地测量。因此,fNIRS正被评估为一种潜在的生物标志物,用于评估tDCS治疗的结果。


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Ishikuro等人(2014)进行了额叶、感觉运动皮质和任务的运动学习的康复研究。在实验中,受试者被要求在有或无经颅直流电刺激(tDCS)的情况下执行相同的运动任务。结果表明:tDCS显著提高了任务性能。在重复性运动中,背内侧前额皮质(aDMPFC)对提高重复性运动的性能至关重要。
02
Merzagora等人(2010)用tDCS刺激被试的前额皮质,并用fNIRS进行测量。研究中,12名被试进行了10分钟的真刺激,10名被试进行了10分钟的假刺激。之后,对刺激部位进行了20分钟的fNIRS监测。结果表明:在真刺激组fNIRS可以成功捕捉tDCS刺激引起的激活变化;而在假刺激组则没有监测到这种变化。



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03
有研究者研究了tDCS对正在进行的语言流畅性任务(VFT)的影响。在一项研究中(Ehlis等人,2015年)刺激了左侧额叶下皮层,用fNIRS测量血流动力学变化。结果没有发现tDCS对VFT表现的行为影响,但在额下回(IFC)中发现了激活增加。
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在另一项研究中,参加者为61名健康的右利手被试,参与者被随机分到三个tDCS刺激组中:20名受试者接受假刺激组,21名参与者接受左阳极/右阴极tDCS,20名参与者接受左阴极/右阳极tDCS。研究中同时使用fNIRS测量氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白浓度的变化来确定大脑的活动。结果表明,使用tDCS刺激双侧背外侧前额叶皮质DLPFC,三个不同的组在执行VFT时无论在表现还是皮层激活方面均无明显差异,但在额颞叶皮质(FTC)中发现了激活。这些结果具有重要意义,尤其是对于更好地理解DLPFC对VFT的影响。


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  通过fNIRS-tDCS联用,不仅可以检测tDCS的效应,为临床优化方案提供依据,也可为脑功能调控研究和脑功能图谱绘制提供参考,这在脑认知和脑医学基础研究和临床应用上具有重要价值。


原文链接:http://www.znion.com/index.php?a=shows&catid=22&id=57

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武汉资联虹康科技股份有限公司作为中国脑科学技术产业化领导者,自主研发了国内首台近红外脑功能成像系统(fNIRS),同时独创了可同时治疗4位患者的高效微电流刺激仪(tDCS),致力于为脑科学的研究和发展服务,打造中国脑科学技术产业生态链,造福大众。

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