tDCS的作用机制

作为一种新兴的神经调控治疗技术，t DCS采用的是恒定、低强度的直流电，并通过置于头皮上的电极片实现对神经的刺激与调控。与脑深部电刺激、经颅磁刺激和药物等方法相比，t DCS分别具有无创、经济和毒副作用少的优点。然而对于tDCS各种临床效应的产生机制，学术界至今尚未达成明确共识。

过去15年，大量的动物实验和临床试验为t DCS的机制研究提出了一些可能的生理效应假说，如神经元细胞膜的阈下极化和谷氨酸能神经元的可塑性。一些实验结果显示，t DCS可以使脑兴奋性产生持续的变化，同时，t DCS的疗效与刺激强度及持续时间密切相关，可以作为传统康复的一项安全有效的辅助治疗方案。其治疗效应包括自发的神经元活动辅助直流电诱导的膜极化效应和大脑网络的区域可塑性效应。基于以上研究，目前推断t DCS的可能作用机制如下：tDCS对神经元的主要作用是通过将电极置于目标区域，根据电极的极性（阳极或阴极），对大脑的功能产生影响（兴奋或抑制），利用电流相对于轴突的方向使处于静息电位的细胞膜去极化或超极化，其阳极增加皮质的兴奋性，阴极抑制皮质的兴奋性。

另外，研究显示，阻断N-甲基-D-天冬氨酸（NMDA）受体会影响tDCS的治疗作用，因此，富含NMDA的谷氨酸能神经元的突触可塑性很可能在tDCS诱导的持续性神经重塑中发挥重要作用。除此以外，tDCS还可对神经元网络产生作用。有研究表明，神经元网络对直流电刺激的反应甚至比单个神经元更敏感。因此，t DCS可能会干扰各种皮质和皮质下神经网络的功能连通性、同步性及振荡活动。(https://www.daowen.com)

以上这些是t DCS在突触水平对神经元功能的调节，然而t DCS还具有非突触效应，这是一种可能对整个轴突产生长期持续刺激后的效应。轴突周围各种分子的构象和功能的变化可能是非突触效应产生的机制。当暴露于直流电场的时候，轴突周围会出现跨膜离子电导、膜结构变化、细胞骨架改变或轴突传输等现象。此外，t DCS发挥其效应时，需要考虑的另一个因素是大脑中非神经组织的变化，包括内皮细胞、淋巴细胞和各种胶质细胞等。因为几乎所有的组织和细胞都对电场敏感，虽然这些非神经元效应还未被系统地研究过，但基于它们都参与构成轴突的微环境，而轴突的微环境被认为跟多种神经及精神疾病有关，因此，非神经元因素很可能对t DCS的治疗效应有影响。

另外，tDCS的治疗效应受多种体内外因素的影响。作为一种潜在的机制，研究者推测t DCS引起的神经元激活不仅会改变其细胞膜的电位和放电速率，还能减小其膜电阻。其膜电阻的减小，可能对t DCS产生效应具有重要的意义，因为在高膜电阻的静息神经元内，电场可以产生比低膜电阻的兴奋神经元大得多的跨膜电压。因此，tDCS产生的各种效应取决于受刺激的靶区域、投射区、周围结构及患者的遗传多态性等。当然，t DCS的电流强度和刺激时间是其产生效应最重要的影响因素，例如将加在第一运动区（M1区）的阴极t DCS电流由1m A增至2m A，其对刺激区神经元产生的电流效应由抑制转化为兴奋。最后，电极也是一个重要的影响因素，即使出现电极大小、形状或位置的微小改变也会对电流的扩散和其诱导产生的直流电几何形状产生强烈的影响。

综合t DCS的以上规律和影响因素，在临床和科研工作中使用t DCS进行治疗实验时，应对其参数设置、神经解剖学和患者个体化因素进行整体考虑，制订最佳的治疗实验方案。