神经调控技术在改善高原缺氧脑功能中的应用
1.经颅磁刺激(TMS)
重复经颅磁刺激治疗技术已被应用于各种脑系疾病辅助治疗中。鉴于口服抗焦虑、抗抑郁药物患者依从性差,擅自停药或减药可能性大,并有可能出现药物副反应,重复经颅磁刺激治疗更容易被接受。因此,近年许多研究人员尝试用重复经颅磁刺激治疗某些精神疾病,如抑郁症、精神分裂症、强迫症、焦虑症等。陈富贤等针对高原地区工程人员因海拔和居住环境等因素导致焦虑及抑郁等患病率较高的特点,开展了重复经颅磁刺激治疗的临床疗效研究。研究结果显示,重复经颅磁刺激在治疗广泛性焦虑的同时能保持短期的治疗效果,说明重复经颅磁刺激具有短时程和长时程调节皮层兴奋性作用。重复经颅磁刺激治疗技术通过兴奋大脑皮层中神经元,使大脑皮层局部代谢水平增高,在治疗抑郁症方面有很大潜力,该研究结果也证实了这一点。该研究显示,重复经颅磁刺激治疗对于焦虑、抑郁的短期疗效是肯定的,与国内研究报道结果一致。
急进高原时32%~74%的人会出现睡眠障碍,导致白天认知能力降低、乏力不适,甚至可能会引起急性高原病。目前,治疗失眠仍以药物为主,而由于药物治疗的副作用和潜在的依赖性,导致患者依从性和治疗效果较差。因此,非药物治疗越来越引起人们的关注。重复经颅磁刺激是一种安全、无创的神经生理学方法,已广泛应用于神经和精神疾病的治疗。近年来,有研究发现重复经颅磁刺激具有改善睡眠质量、优化睡眠结构、维持治疗效果的优势。此外,重复经颅磁刺激对妊娠期和哺乳期妇女、老年人和其他特殊人群失眠症的治疗具有较好的安全性。张玥等以急进高原失眠官兵为研究对象,连续10天通过重复经颅磁刺激对大脑前额叶进行低频刺激,结果显示匹兹堡睡眠质量指数(PSQI)评分由11.86±0.59分降至8.45±0.46分,睡眠治疗显著改善,说明重复经颅磁刺激对急进高原失眠具有显著疗效。进一步的机制研究提示,其疗效可能与血清γ-氨基丁酸(GABA)神经递质的含量增加,皮质兴奋性降低有关。
2.经颅直流电刺激(tDCS)
经颅直流电刺激是一种新兴的无创脑调控技术。目前在睡眠和认知领域的初步研究中发现,经颅直流电刺激可改善睡眠、促进觉醒、提高认知功能、缓解疲劳等。高原环境下,学习能力尤其是精细动作受到影响,且极易出现疲劳,因此经颅直流电刺激是一个有效的干预措施。经颅直流电刺激除了有助于更快地学习新的运动技能以外,对运动技能的提高也有作用。Janine等学者通过对受试者进行顺序视觉等距捏力技能任务(SVIPT)测试,记录并分析结果。发现经颅直流电刺激以1 mA的电流作用于左侧运动皮层后与假刺激相比,在运动技能的获取与离线提高方面确实有显著差别。经颅直流电刺激可以更好地帮助人们改善疲劳状态,提升学习能力。服用咖啡后的人群疲劳程度改善,但短时间内就会出现作业能力的下降。相比之下,前额叶皮质在经颅直流电刺激之后的更长时间内,受试者依然可以保持较高的警觉性,同时通过眼球追踪系统进一步证实,经颅直流电刺激后眨眼频率加快,证实受试者确实保持了清醒。
赵彦超以大鼠脑血流为研究对象,探讨了经颅直流电刺激下脑血流动力学反应。经颅直流电刺激下的脑血流变化率能够达到10.1%±5.1%;经颅超声刺激下脑血流变化率能够达到115.1%±6.5%。研究还发现经颅直流电刺激能够有效增强大鼠脑血流量,进而改变大鼠脑血流血液动力学反馈。因此,经颅直流电刺激将成为缺血缺氧性脑血管疾病一种新的潜在治疗手段。
原空军航空医学研究所陈勇胜研究员发明了一种高原脑功能理疗仪,采用经颅微电流刺激技术,通过头皮电极直接作用于大脑中枢神经系统,通过模拟脑电波的附加电场作用于大脑神经组织,调理神经递质代谢及神经细胞膜电位水平,能有效改善高原低氧引起的失眠、头痛等脑功能障碍,提高脑功能。
3.超声调控技术
超声作为一种基于声波(超声波)的医学影像学诊断技术,已经广泛应用于临床。超声神经调控在人群中的研究也已经开展,多项以健康人群为研究对象的临床随机对照试验证实,对体感皮层进行经颅聚焦超声干预可明显影响受试者的触感以及体感皮层的活动性。对健康受试者视觉皮层进行经颅聚焦超声刺激同样可以引发视觉反应,同时使用功能磁共振监测发现,聚焦超声干预不但可激活视觉皮层,同时也激活了与视觉处理相关的多个脑区。超声神经调控由于其无创且可在核磁共振影像学指导下进行定点刺激等多个优点,已成为无创神经调控领域的研究热点。
4.光照疗法
光照疗法是一种用不同波长、强度、时长以及不同部位的光线照射,作为一种无创的非药理学的治疗方法,对多种神经精神疾病都有一定的辅助治疗效果。有研究报道,光疗对于一般的睡眠问题有效,特别是对于昼夜节律睡眠障碍和失眠症状。