多模态经颅交流电刺激tACS如何治疗重度抑郁症（MDD）

 

tACS 治疗 MDD 的趋势

tACS 作为一种非侵入性脑刺激技术，通过调节神经振荡来治疗MDD，近年来因其可精准调控局部和跨脑区节律的能力而受到广泛关注。尤其适用于药物抵抗性或特殊人群（如孕妇、青少年）。趋势包括（图1）：

技术革新：从传统tACS发展到HD-tACS、双焦点tACS、时域干扰（TI）、大面积激活Hi-tACS和闭环tACS；

机制深入：从单一频率刺激到基于个体化振荡特征（如IAPF）的精准干预；

临床验证：从小样本案例研究到大样本RCT，逐步验证其安全性与有效性。

 

图1 tACS治疗MDD的挑战与未来方向

 

 

HUIYING

MDD 的核心神经机制

MDD患者存在多系统、多频段的神经振荡异常，主要体现为（图2）：

奖赏网络（前额叶-边缘系统）

α不对称性（FAA）增加：左前额叶活动降低，右前额叶活动增强，反映动机系统失衡，趋近行为减少，回避行为增加。

γ功率下降：尤其是前额叶，与情绪调节能力下降、快感缺失（anhedonia）相关。

θ和β异常：θ功率增加可能与焦虑共病有关；β异常尤其在顶叶，与焦虑症状严重度相关。

默认模式网络（DMN）

活动过度：尤其在后部节点（PCC、Precuneus），与自我参照思维、反复负面思考（rumination）密切相关。

中央执行网络（CEN）

功能连接降低：DLPFC与PPC之间同步性下降，导致执行功能、认知控制能力减弱。

感知系统（如视觉皮层）

GABA能系统异常，γ活动下降，可能导致负性信息处理偏向和运动抑制障碍。

海马-内侧颞叶网络

θ振荡紊乱，记忆编码与提取异常，与抑郁患者的记忆障碍密切相关。

个体α峰值频率（IAPF）

IAPF降低与认知功能下降、抑郁严重程度相关，且可预测rTMS治疗效果

 

图2 展示了MDD中各网络的振荡异常与功能连接异常，是理解tACS干预靶点的基础。

 

图2 MDD患者各脑网络的振荡与连接异常示意图

 

 

HUIYING

多样态的各种tACS方式解决MDD系统分析

图3 多样态tACS生理机制以及技术演变图

 

传统 tACS 治疗 MDD（图4）

系统配置：使用两个大电极，基于10-20系统放置，施加特定频率的正弦交流电。

关键点：

刺激频率常选10Hz（调节FAA）或40Hz（增强γ）；

刺激部位多为前额叶（DLPFC）；

效果有限，因电流聚焦性差。

对应机制：主要针对奖赏网络的FAA异常（左额α活动降低，右额α活动升高）。

 

图4 传统tACS经颅交流电刺激设置示意图

 

高精度经颅交流电刺激（HD-tACS，图3）

系统配置：使用多电极环形排列，结合个体化头模型（FEM）优化电流分布，提高聚焦性。

关键点：

可精准刺激DLPFC等子区域；

产生更持久的行为与EEG效应；

需结合MRI数据建模。

对应机制：针对局部振荡异常（如FAA、γ功率下降）。

 

双焦点 tACS（Bifocal tACS，图5）

系统配置：在两脑区施加同相或反相tACS，调节脑区间同步性。

关键点：

同相刺激增强同步，反相刺激减弱同步；

可用于调节DMN-CEN等功能网络间的异常连接；

比单点刺激更有效。

对应机制：针对脑网络间异常同步（如DMN与奖赏网络过度连接）。

 

图5 双焦点tACS电极放置与电场模拟

 

时域干扰刺激（Temporal Interference, TI，图6）

系统配置：通过两路高频电流干涉，在深部脑区（如海马）产生低频包络，激活神经元。

关键点：

可无创刺激深部脑区；

尚处于动物和建模研究阶段，初步人体试验显示良好耐受性。

对应机制：针对海马-杏仁核等深部结构的异常振荡（如θ异常）。

 

图6 TI刺激示意图

 

闭环 tACS（Closed-loop tACS,图3）

系统配置：根据实时EEG信号动态调整刺激参数，实现个性化干预。

关键点：

依赖实时脑状态检测；

目前多用于睡眠记忆巩固研究，清醒状态应用尚少；

潜力巨大，尤其适用于状态依赖的MDD症状。

对应机制：针对状态依赖的振荡异常（如焦虑时的θ同步增强）。

 

Hi-tACS解决MDD的核心机理（图7）

系统配置：77.5 Hz、15 mA 使用前额+双乳突电极配置：

激活机制：Hi-tACS通过高强度电流实现全脑多区域同步激活，尤其涵盖深部情绪调节核团（如脑干、小脑、边缘系统），这可能是其治疗MDD的有效机制，具体如下：

全脑广泛激活

刺激不仅覆盖表层皮层（前额叶、颞叶），还深入至海马、杏仁核、扣带回、丘脑、下丘脑、脑干、小脑等深层结构。

电场强度最高的区域位于前额叶（2.05 V/m），最低在丘脑（1.63 V/m），但所有区域均超过1.5 V/m的激活阈值。

多脑区同步刺激

Hi-tACS能同时激活多个与抑郁相关的脑区，这是其优于传统低电流tACS（≤4 mA）的关键。

传统tACS只能刺激浅层皮层，而15 mA的电流能穿透颅骨，直达深部脑区。

脑脊液（CSF）的传导增强作用

高导电性的CSF有助于电场分布，使得靠近脑室的区域（如胼胝体、脑干周围）电场更强。

 

图7 Hi-tACS解决MDD刺激方案示意图

 

 

 

 

 

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总结分析

tACS 治疗MDD的核心在于精准调控异常神经振荡，包括局部功率异常和网络间同步异常。技术发展从传统tACS到HD-tACS、双焦点tACS、大面积激活深度核团Hi-tACS, 精准深度核团激活TI时域干涉电刺激和闭环tACS，逐步实现更聚焦、更深部、更个性化的干预。临床研究初步验证其安全性及对抑郁症状和认知功能的改善作用，但仍需更多高质量RCT和机制研究支持。

未来方向包括：

明确异常振荡与症状的因果关系；

制定标准化刺激方案；

结合多模态影像与实时反馈；

探索与药物、心理治疗的协同效应

 

 

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回映产品

产品1：48通道8脑区同步高精度经颅电刺激设备

 

回映电子科技院线级多脑区高精度经颅电刺激设备(MXN-48)是一款可8脑区/8人同步干预的高精度经颅电刺激实验平台。其已突破了Soterix对该技术的垄断(Soterix产品Soterix MXN-33 高精度经颅电刺激系统其之前是市面上唯一款可对不同脑区进行同步精确干预的设备)回映高精度经颅电刺激产品M×N-48其具有48个独立输出通道，每个通道的波形，强度等参数都可以独立设置，可以实现对8个不同脑区的同步干预，不同脑区的相位同步性<0.1°，大大增强了tES的神经调控效果。回映高精度经颅电刺激设备提供了两种不同的操作模式以供研究者选择——基础模式和自由模式。基础模式使用更加方便，设定简单；自由模式则允许导入自定义电流波形，功能更加强大。
回映自研 48通道8脑区同步高精度经颅电刺激设备
适用范围：康复医学：运动功能障碍、语言障碍、认知障碍、吞咽障碍、意识障碍、上肢肌张力障碍、卒中后抑郁、卒中后疼痛等精神病学：抑郁症、焦虑症、强迫症、物质成瘾、创伤后应激障碍﹑精神分裂症等儿童康复：脑瘫、运动功能障碍、注意缺陷多动障碍、孤独症、阅读障碍、语言发育迟缓等神经病学：睡眠障碍、耳鸣、慢性疼痛、帕金森病、纤维肌痛、慢性疼痛(脊髓损伤下肢)、阿尔茨海默病、单侧忽略﹑偏头痛、神经性疼痛等脑科学研究：记忆、学习、言语等

产品2：手持式高精度经颅电刺激HD-tES设备

 

回映便携式高精度经颅电刺激仪(HD-tES)创新地采用type-C转生物电极的设计使得产品能够非常便捷地被使用。回映便携式高精度经颅电刺激仪(HD-tES)通过多电极配置(1个中心电极和4个返回电极)实现高精度电流聚焦,精准刺激目标脑区。其核心优势在于通过缩小电极尺寸(直径12mm的环形电极)和增加电极数量,显著提升刺激的聚焦性和精准性。
回映HD-tES支持多模式刺激,覆盖多场景需求：HD-tDCS模式：调节皮层兴奋性,适用于中风康复、抑郁症干预等。HD-tACS模式：精准锁定脑电频段(如β-γ频段改善强迫症,4Hz增强工作记忆)适配认知障碍治疗等。HD-tRNS模式：HD-tRNS 对显式和隐式计时任务的影响不同,用于研究大脑的计时机制和时间处理能力等。回映便携式HD-TES设备示意图
回映自研type-C转生物电极示意图
适用范围:神经系统疾病治疗，意识障碍和认知功能调节，康复治疗，运动和认知功能恢复。产品3：便携式TI时域干涉经颅电刺激仪

该设备通过紧密接触于头皮的电极传导两路不同频率的高频脉冲电流(如：2000Hz和2010Hz),高频电流流经大脑表层和深部区域，并在脑深部干涉产生低频包络(如：10Hz),由于大脑神经元对高频(>1000Hz)电刺激不响应，所以位于大脑表层的高频电流并没有对大脑产生刺激效应位于脑深部的低频包络刺激大脑，实现无创地刺激大脑深部而不影响大脑皮层，即无创脑深部电刺激。

适用范围：

能够应用于对老年痴呆、癫痫、帕金森、抑郁症等多种神经系统疾病治疗和神经科学研究的多个领域。

回映便携式TI时域干涉经颅电刺激仪设备示意图产品4：便携式经颅强交流电刺激仪(Hi-tACS)该设备采用非侵入性的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。

回映便携式经颅强交流电刺激仪设备示意图