经颅电刺激适应症系列之改善抑郁情绪

 

全球约3.5亿人受抑郁症困扰，世界卫生组织数据显示该疾病已成为首要致残因素。临床治疗面临两大核心挑战：

 

 

1.药物应答率限制：约20%患者对现有抗抑郁药物无显著反应

 

 

2.传统物理治疗副作用：电休克疗法(ECT)虽具快速起效优势，但可能引发记忆损伤等认知功能障碍

 

 

 

在此背景下，经颅电刺激技术因其非侵入性特征和神经调节潜力受到关注。其中经颅直流电刺激(tDCS)和经颅交流电刺激(tACS)通过不同作用机制影响脑功能：

 

 

 

·tDCS采用恒定低强度电流(1-2mA)改变神经元静息膜电位

 

 

·tACS通过特定频率交流电(如10Hz)调节脑电节律

 

 

 

正常人与重度抑郁患者（MDD）部分脑电波形区别

 

 

 

HUIYING

电刺激改善抑郁的神经科学基础

抑郁症的神经生理异常基础

 

 

 

1.前额叶功能失衡

 

 

左侧背外侧前额叶(DLPFC)活性降低，影响执行功能与情绪调控；右侧DLPFC或眶额皮层过度激活，导致负性情绪处理偏向。

 

 

 

 

 

抑郁症患者前额纹状体突显网络（LPFC）远高于正常人

2.神经振荡异常

 

 

α节律过度同步化：抑郁症患者前额叶皮层（PFC）α频段活动增强，与默认模式网络（DMN）过度连接，导致反刍思维和负性情绪加工。顶叶α活动降低影响情绪调节能力。

 

 

 

γ节律抑制与认知功能障碍：前额叶γ频段活动减弱影响工作记忆、认知灵活性及奖赏系统。海马-前额叶θ-γ跨频耦合异常影响记忆整合和情绪调节。

 

 

 

低频振荡（δ/θ）紊乱：前扣带回θ活动异常影响情绪稳定性。

 

 

 

抑郁症（MDD）患者相关脑网络内部及之间的局部振荡和振荡同步性异常情况

 

 

 

3.突触可塑性受损

NMDA受体功能低下导致突触传递减弱，前额叶和海马突触可塑性降低，加剧情绪失调。

 

 

 

4.功能网络同步性失调

DMN过度活跃与前额叶控制网络失同步导致反刍思维；杏仁核-PFC功能连接异常加剧恐惧和焦虑。

 

 

tDCS重建前额叶平衡

tDCS通过双极刺激方案实现前额叶功能再平衡：

 

阳极刺激：作用于左DLPFC（F3区），提升局部神经元兴奋性

 

 

阴极抑制：作用于右眶额皮层（Fp2区），降低过度活跃区域

 

 

神经可塑性调节机制：

 

 

即时效应：改变神经元膜电位，调节自发放电概率

 

 

长时程增强(LTP)：通过NMDA受体介导，单次20分钟刺激可维持1小时以上的突触效能改变

 

 

累积效应：连续刺激诱导谷氨酸释放增加，促进突触结构重塑

 

 

抑郁症神经突触可塑性调节机制

 

 

tACS 调节脑电节律

 

1.振荡电场对神经元活动的直接调控

 

tACS施加的弱交流电通过头皮传导至大脑，产生与脑电节律同步的振荡电场，能够引起神经元膜电位周期性波动，并偏向性地调节神经元放电时间。

 

 

在抑郁患者中，tACS可通过驱动神经元在特定相位同步放电来纠正PFC等区域的α或γ节律异常。

 

 

 

2.神经振荡夹带与同步化机制

 

tACS需要与目标脑区固有的振荡频率匹配以实现最佳效果。“Arnold舌”理论指出，当频率匹配时，所需刺激强度更低且效率更高。

 

 

通过多电极设计，tACS可以调节局部与跨区域的同步，如改善前额-边缘系统间θ-γ频段的耦合，进而提升情绪调节和认知灵活性。

 

 

 

tACS的生理机制与研究进展

 

 

 

 

 

 

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临床验证

临床验证tDCS在治疗抑郁症的疗效

 

Fregni 等人的研究中，10 名新诊断的重度抑郁症患者在接受 5 次 1mA、20 分钟的 tDCS 刺激后，抑郁症状显著减轻；Boggio 等人的研究显示，前额叶 tDCS 能提高抑郁症患者在情感相关任务中的表现，且效果在刺激结束后能稳定持续一段时间，与药物治疗效果相似且起效更快。

 

 

 

 

 

研究类型	患者	刺激参数	刺激时长	刺激次数	tDCS 的效果
双盲、假刺激对照的临床观察	抑郁症（服用三环类抗抑郁药）	0.4 - 1mA；双侧额叶、双侧手臂	300分钟	最多 6 次	抑郁症状减轻
随机、双盲、假刺激对照	重度抑郁症（未服用药物）	2mA；35cm2；F3（左侧额中回）、对侧眶上	20分钟	1 次	情感积极图片的正确识别率提高
随机、双盲、假刺激对照	重度抑郁症（未服用药物）	2mA；35cm2；F3（左侧额中回）、对侧眶上	20分钟	连续 10 天每天 1 次	抑郁症状减轻，治疗后 1 个月内症状稳定
临床观察、假刺激对照、双盲、交叉试验	抑郁症（具体情况不明）、重度抑郁症（？）	未提及；0.25 - 0.5mA（建议值）	未提及；480分钟	连续 12 天每天 1 次	抑郁症状减轻
随机、双盲、假刺激对照、临床观察、病例研究、安慰剂对照、双盲	重度抑郁症（未服药）、双相抑郁症（抑郁状态）、多种抑郁症（服用锂剂、抗抑郁药，0.4 - 0.5mA）	1mA；35cm2；未提及；F3（左侧额中回）、对侧眶上、双侧额叶、膝盖、双侧额叶、膝盖	20分钟；1 - 8小时；240- 320分钟	连续 5 天每天 1 次、连续 3 - 12 天每天 1 次、20 次试验（随机分配，含安慰剂）	抑郁症状减轻；一名患者阳极刺激有效，另一名阴极刺激有效

进行的部分研究方案

 

 

 

临床验证tACS在治疗抑郁症的疗效  

 

研究对象：32 例确诊为单相、非精神病性 MDD 的患者，汉密尔顿抑郁量表（HDRS）评分＞8 且自杀风险低。排除标准包括使用特定药物、物质依赖、其他精神疾病、脑部疾病或损伤等 。

 

 

分组与干预：患者随机分为三组，分别接受 10Hz-tACS、40Hz-tACS 或 10Hz 主动假刺激，连续 5 天，每天刺激 40 分钟。刺激采用特定电极组合，F3 和 F4 为阳极，Cz 为阴极，通过定制的计算机接口控制刺激器。

 

 

 

刺激配置、刺激模式和脑部电场分布

 

 

患者脑电地形图与α 波功率变化

 

 

不同抑郁评分标准下抑郁指数变化

 

 

 

10Hz-tACS 在 2 周随访时缓解率更高，能调节 α 振荡，耐受性良好，是治疗 MDD 的可行方法。

 

 

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治疗方案与参数

tDCS实施参数

 

参数类别	成人标准	青少年调整
电极位置	F3(阳极)/Fp2(阴极)	同成人
电流强度	1-2mA	0.5-1mA
单次时长	20分钟	20分钟
治疗频率	每日1次	每日1次
刺激靶点	背外侧前额叶皮层（dlPFC）	背外侧前额叶皮层（dlPFC）

电极位置示意图

 

 

tACS实施参数

 

参数类别	成人标准	青少年调整
电极位置	F3/F4双极	同成人
刺激频率	10Hz	10Hz
电流强度	1-2mA	0.5-1mA
单次时长	20分钟	20分钟
刺激靶点	前额叶、顶叶皮层	前额叶、顶叶皮层

电极位置示意图

 

 

 

 

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安全性与适宜人群

不良反应

 

常见反应（发生率5-10%）：刺激部位轻微刺痛、短暂性皮肤发红

 

 

严重副作用：研究期间未见癫痫发作等严重事件报告

 

 

 

禁忌证与慎用人群

 

绝对禁忌：颅内置入金属器件、癫痫病史患者

 

 

相对禁忌：皮肤完整性受损、妊娠期（安全性数据不足）

 

 

 

特殊人群应用

 

青少年患者：需降低50%电流强度、治疗期间加强情绪监测

 

 

老年患者：无需调整参数、注意基础脑萎缩程度评估

 

 

 

 

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回映产品  

1.便携式HI-TACS

便携式经颅强交流电刺激仪(Hi-tACS)采用非侵入性的10-30mA刺激电流直接刺激大脑区域，进而刺激大脑深部的神经核团、改变神经递质水平，影响脑电节律、改善脑区间的联络，从而增强脑功能，治愈疾病。

 

适用范围:焦虑、抑郁、失眠、癫痫、强迫症、注意缺陷多动障碍、巩固记忆、运动控制等。

 

 

 

 

基本参数

 

刺激强度：10mA~30mA 连续可调，调节分辨率0.01mA，输出电流误差<=士10%；

 

刺激频率：1Hz~99Hz 范围内可调，频率步进为1HZ，输出频率误差<=士5%；

 

载波频率：2KHz~100KHz 范围内可调，频率步进为 1KHz，输出频率误差<=士1%；

 

淡入淡出时间：0~120s 可调，确保刺激的安全性；

 

刺激时间：0~60min 可调；

 

脱落检测：通过实时阻抗检测分析电极脱落状态确保刺激有效性。

 

 

2.手持式tES

经颅电刺激调控设备采用低强度的电流（±2mA以内)对大脑皮层的靶区域进行刺激，进而达到调节大脑皮层神经元兴奋性、调节脑电波节律、促进神经重塑和修复、改善脑部供血等。

 

经颅直流电刺激(tDCS)：治疗精神分裂症、抑郁症、物质成瘾、阿尔茨海默病、脑卒中后的运动功能障碍、语言障碍、认知障碍等

经颅交流电刺激(tACS )：治疗视功能障碍、认知障碍,提高学习能力、工作记忆等

经颅脉冲电刺激(tPCS)：增强运动技能,缓解疲劳,促进知觉学习任务、算术任务，调节注意力切换任务的准确性,改善帕金森病患者的步态平衡等

经颅随机噪声刺激(tRNS)：治疗耳鸣,提高工作记忆、认知能力等

适应症：

焦虑、抑郁、失眠、癫痫、强迫症、注意缺陷多动障碍、巩固记忆、运动控制等。

 

回映便携式HI-tACS设备示意图

 

 

 

基本参数

 

刺激强度：10mA~30mA 连续可调，调节分辨率0.01mA，输出电流误差<=±10%

刺激频率: 1Hz~99Hz 范围内可调，频率步进为 1Hz，输出频率误差 <=±5%

载波频率: 2KHz~100KHz 范围内可调，频率步进为 1KHz，输出频率误差 <=±1%

刺激时间：0~60min可调

淡入淡出时间：0~120s 可调，确保刺激的安全性

脱落检测: 通过实时阻抗检测分析电极脱落状态确保刺激有效性

 

 

 

 

参考文献

1.Expansion of a frontostriatal salience network in individuals with depression

 

 

2.Neurocognitive, physiological, and biophysical effects of transcranial alternating current stimulation

 

 

3.Effect of add-on transcranial alternating current stimulation (tACS) in major depressive disorder: A randomized controlled trial

 

 

4.Transcranial alternating current stimulation for the treatment of major depressive disorder: from basic mechanisms toward clinical applications

 

 

5.Is transcranial direct current stimulation,alone or in combination with antidepressant medications or psychotherapies, effective in treating major depressive disorder? A systematic review and meta-analysis

 

 

6.Double-blind, randomized pilot clinical trial targeting alpha oscillations with transcranial alternating current stimulation (tACS) for the treatment of major depressive disorder (MDD)

 

 

7.Treatment of depression with transcranial direct current stimulation (tDCS):A Review

 

 

8.tDCS for the treatment of depression: a comprehensive review