经颅直流电刺激在抗疲劳研究中的应用

提升运动员竞技能力的传统方法主要体现在如何提高运动员的肌肉力量和肌肉工作效率。经颅神经刺激技术可以训练人体的中枢神经系统，也有利于受试者运动能力的提升。经颅神经刺激技术在过去的几十年中得到了很大发展，在20世纪90年代后期，这种非损伤的脑刺激技术就已经被相关科研人员所熟知。经颅直流电刺激技术（transcranial direct current stimulation，tDCS）是神经刺激技术中的一种，它通过特殊的神经刺激器在大脑头皮的特定区域施加一定强度的电流刺激，从而提高大脑的工作效率。近年来，经颅直流电刺激以无创、安全和经济的突出优点，在脑损伤修复、神经疾病治疗、认知与情绪调控等领域得到了广泛发展应用。事实上，tDCS可能也是一种能够改变人体运动能力的无创伤技术。以前的研究表明：在大脑初级运动皮质区实施tDCS能够提高健康人群和临床脑卒中患者复杂运动的水平。

对于运动员来说，高效的运动能力最为重要，例如，快速的肌肉爆发力、长时间的有氧耐力等。研究表明：人体进行大强度的肌肉收缩时需要充足的神经冲动。这种神经冲动是由中枢神经系统发放出来的电信号，这个电信号能够驱动运动单位募集，进而引起肌肉收缩产生肌力。而初级运动皮质区（primary motor cortex）（M1）是神经冲动发放的主要皮质区。人体在运动过程中，M1持续发放神经冲动，帮助机体维持肌肉力量。

tDCS是一种无创伤的提高大脑皮质兴奋性的方法，它通过置于头皮的电极以低幅值的直流电刺激局部皮质区。电流强度通常为1～2mA，电流引起的电场变化改变了神经元静息状态，使安静状态下的神经元发生去极化或超极化，进而兴奋或抑制大脑特定区域并促进神经元冲动同步化发放。通过改变神经元的静息状态，tDCS改变了大脑局部皮质的功能。通过短期的大脑可塑性变化积累（例如，长时程增强或长时程抑制）会导致大脑功能的长期改善。例如，缩短运动技能学习的时间和提高肌肉收缩能力。

这种电刺激的结果会改变电极下局部皮质区的兴奋性，而对大脑皮质兴奋性的改变取决于刺激电极的极性。阳极刺激诱发兴奋，阴极刺激诱发抑制效应。最初在使用tDCS改变大脑皮质兴奋性的研究中发现，在刺激停止后，皮质兴奋性的改变会依然持续，并且这种效应会随刺激强度和刺激时间的变化而变化。

尽管tDCS能改变人体大脑运动皮质区的兴奋性，但一个重要问题是：tDCS以什么方式应用在体育运动中，进而帮助提高运动员的运动能力。尽管已经有证据证明tDCS对脑卒中患者的运动康复和健康人都是有效的，但是对运动员群体的效用还尚未有充足的证据证明。目前，国内的刘宇带领团队开始关注这种神经刺激增强技术在体育运动中的应用。