經(jīng)顱直流電刺激——[1]

? ? ? 今天是9月4日尝苇,是每個(gè)星期推出一篇科普的deadline荣瑟。原本決定要寫科普征炼,原因有二:(1)督促自己看文獻(xiàn),(2)將自己的思考有邏輯地組織并寫出來吼鱼。但拖延癥的重要原因是追求完美而擔(dān)心自己達(dá)不到意淫完美的高度蓬豁,不敢面對可能的成功,也害怕面對落魄菇肃;所以夾在原地地粪,進(jìn)退不能。前幾日為了能更好地產(chǎn)出一篇值得看的文章(而非碎碎念)琐谤,我讀了很多能夠接觸到的科普以及許多人數(shù)年堅(jiān)持寫的博客蟆技。其中在劉未鵬|Mind Hacks的博客中一篇《為什么你應(yīng)該(從現(xiàn)在開始就)寫博客》[1]的文章給了我動(dòng)筆的動(dòng)力:書寫是為了更好的思考;能講清楚的事情就說明你理解了笑跛。的確付魔,很多時(shí)候道理我們都懂,依然過不好生活的原因在于自己沒有實(shí)踐飞蹂。這與我的初衷相同几苍,雖然我的知識(shí)積累還很不夠,但為了要產(chǎn)出我必須學(xué)習(xí)陈哑,而這樣我自然會(huì)收獲更多妻坝。而若這樣的分享能夠帶給大家一些得到伸眶,那我便更高興了。

? ? ? 由于是跨專業(yè)刽宪,我開始以為課題是明確的厘贼,只需做即可;后來才發(fā)現(xiàn)基本上是一個(gè)說大可以大到一個(gè)宇宙的課題圣拄。有位朋友說嘴秸,我三個(gè)月做出的結(jié)果他一個(gè)星期就能搞定。但這又何妨庇谆?在這三個(gè)月中岳掐,我收獲的有:(1)找課題的方向;(2)神經(jīng)生物學(xué)(電生理膜片鉗及雙光子鈣成像)實(shí)驗(yàn)的技巧饭耳;(3)不言放棄串述、平穩(wěn)的心態(tài)。所以我想雖然在結(jié)果的層面上來看寞肖,我似乎仍站在課題的起點(diǎn)纲酗,但我在精神儲(chǔ)備上卻已收獲頗豐。剩下的新蟆,只需物質(zhì)供應(yīng)——?jiǎng)邮肿觥?/p>

? ? 這個(gè)博客自開啟以來觅赊,我決定不扯任何私人的事情,而只是科研的分享與討論栅葡。



--- 開始講故事

? ? ? 這期的主要內(nèi)容是經(jīng)顱直流電刺激(Transcranial Direct Current Stimulation, tDCS)茉兰,寫這個(gè)的動(dòng)力在于前幾日學(xué)院買了一臺(tái)德國Neuroconn公司的HD-tDCS 8通道電刺激設(shè)備,我去參加培訓(xùn)的時(shí)候發(fā)現(xiàn)學(xué)院的研究隊(duì)伍對此需求較大(來培訓(xùn)的人大約有40人)欣簇,但不僅同學(xué),甚至來培訓(xùn)的工程師都不甚清楚設(shè)備的生理基礎(chǔ)及優(yōu)化參數(shù)坯约。這樣我覺得恐慌:tDCS比TMS刺激的范圍更大熊咽,對大腦的影響更多,可是大家在對被試使用時(shí)只需要知道先定位闹丐,在將電極置于特定腦區(qū)的頭皮處横殴,再加上小于2mA的刺激就可以了。這個(gè)項(xiàng)目我推動(dòng)得很慢卿拴,最重要的原因是因?yàn)槲矣X得不靠譜——給腦袋電電就能治中風(fēng)衫仑、抑郁、阿爾茲海默癥(老年癡呆)堕花、癲癇文狱?但是看到現(xiàn)在臨床應(yīng)用、心理學(xué)研究都在借此來做輔助治療及實(shí)驗(yàn)缘挽,我便覺得把一件“不靠譜”的事情靠譜地搞清楚起作用的過程也是挺“靠譜”的瞄崇。


圖1 經(jīng)顱直流電刺激的形象比喻



? ? ? ?經(jīng)顱直流電刺激是一種非侵入性(不開顱的)呻粹,利用恒定、低強(qiáng)度(<2mA)的直流電調(diào)節(jié)大腦皮層神經(jīng)元活動(dòng)的技術(shù)苏研。臨床應(yīng)用發(fā)現(xiàn)這種技術(shù)可以治療或輔助治療抑郁等浊、癲癇、軀體疼痛摹蘑、中風(fēng)筹燕、認(rèn)知障礙等。我以“經(jīng)顱直流電刺激”為關(guān)鍵詞訂閱了stork的文章推送衅鹿,統(tǒng)計(jì)了3月-4中旬的相關(guān)文章撒踪,發(fā)現(xiàn)目前主要是用tdcs參與帕金森、成癮塘安、抑郁糠涛、睡眠障礙、精神分裂癥兼犯、中風(fēng)忍捡、阿爾茲海默癥、決策等科研內(nèi)容切黔。

? ? ? tDCS設(shè)備的組成很簡單砸脊,原則上只需要一個(gè)恒定電流輸出控制器,兩根電線作為正負(fù)極的導(dǎo)線纬霞,然后分別貼在頭皮上構(gòu)成完整的電路即可凌埂。


圖2 tDCS設(shè)備簡化說明


? ? ? 但如果只想要興奮某一區(qū)域,則只需要把陰極置于肱二頭肌或肩膀處即可诗芜。正因?yàn)門dcs設(shè)備簡單瞳抓,又有許多研究發(fā)現(xiàn)對精神疾病有療效,廣大伏恐,尤其是米國的各種小哥就開始在失戀孩哑,考試不及格,身體疼翠桦,甚至無聊的時(shí)候開始在家里DIY 經(jīng)顱直流電刺激的設(shè)備横蜒。因此也有了DIY-tDCS的專門網(wǎng)站[2]以及youtube上各種小哥的“買家秀”[3]。以下為tDCS使用時(shí)的各種姿勢:

圖3 tDCS設(shè)備不同穿戴方式
圖4 商品化的民間tDCS設(shè)備 http://foc.us/


圖5 Foc.os 商城主頁

? ? ? 這是一款已經(jīng)發(fā)展為商業(yè)產(chǎn)品的tDCS設(shè)備销凑,只需要買下來并用藍(lán)牙與ios設(shè)備的Focus APP連接丛晌,就能對你的前額葉充電了。但注意斗幼,它的代言是個(gè)美女澎蛛,并且廣告語中的"a little"是斜體的,我想在現(xiàn)在這種研究程度孟岛,大致意思和方便面袋子上“圖案僅供參考”差不多吧瓶竭。

? ? ? 由此看來督勺,tDCS因?yàn)樗暮唵伪銛y、容易操作以及有些效果而導(dǎo)致現(xiàn)在應(yīng)用市場混亂斤贰,這點(diǎn)怕是作為基礎(chǔ)科研工作者最擔(dān)心并前進(jìn)的動(dòng)力吧智哀。


? ? ? 為了探明兩塊貼在頭皮上的通電的電極為何會(huì)讓人抑郁減輕,疼痛減少荧恍,許多神經(jīng)生物學(xué)家或工作者通過在體(In-vivo)和離體(In-vitro)的實(shí)驗(yàn)來探討其生理學(xué)基礎(chǔ)瓷叫。


圖6 離體實(shí)驗(yàn)中tDCS對神經(jīng)元間突觸傳遞影響示意圖[3]



圖7 不同類型細(xì)胞在均勻電場下的形態(tài)變化[4]


圖8 在體實(shí)驗(yàn)中tDCS所引起的鈣信號的變化[4]

? ? ? 與其他非侵入性的腦刺激技術(shù)不同,經(jīng)顱直流電刺激刺激并非通過閾上的刺激使神經(jīng)元產(chǎn)生動(dòng)作電位而發(fā)揮作用送巡。目前認(rèn)為可能是通過網(wǎng)絡(luò)的興奮以及膜電位的去極化摹菠、影響突觸間神經(jīng)遞質(zhì)的釋放而發(fā)揮作用。如圖8所示骗爆,16年3月日本理化研究所下屬腦科學(xué)研究所的Hajime Hirase在《Nature Communication》上發(fā)表的文章認(rèn)為tDCS導(dǎo)致了大腦中星形膠質(zhì)細(xì)胞釋放出了大量的鈣離子次氨。而星形膠質(zhì)細(xì)胞本身不放電,但有助于增加神經(jīng)元之間的連接摘投,并調(diào)控其之間的信號傳遞煮寡。

? ? ? 但現(xiàn)有的研究結(jié)果豐富卻有些雜亂,tDCS在臨床方面都有哪些應(yīng)用, 產(chǎn)生了什么效果犀呼?tDCS的方向是否會(huì)影響神經(jīng)元的膜電位極化幸撕?tDCS對突觸傳遞的影響?

? ? ? 因此外臂,關(guān)于經(jīng)顱直流電刺激的科普我以后會(huì)分專題來進(jìn)行整合坐儿,并盡量加上自己的思考。

#參考資料

[1]http://mindhacks.cn/2009/02/15/why-you-should-start-blogging-now/

[2]http://www.diytdcs.com/

[3]https://www.youtube.com/watch?v=T1Fte5GNVwU

[4]Pelletier Simon J, Cicchetti Francesca (2015) Cellular and molecular mechanisms of action of transcranial direct current stimulation: evidence from in vitro and in vivo models.International Journal of Neuropsychopharmacology.18(2):1-13. doi:10.1093ijnp/pyu047

[5]Monai Hiromu, Ohkura Masamichi, Tanaka Mika, Oe Yuki,Konno Ayumu, Hirai Hirokazu, Mikoshiba Katsuhiko, Itohara Shigeyoshi, Nakai? Junichi (2016) Calcium imaging reveals glial involvement in transcranial direct current stimulation-induced plasticity in mouse brain.Nature Communications.7. doi:10.1038/ncomms11100


【推薦資料】

TDCS的認(rèn)知功能https://www.youtube.com/watch?v=9fz7r8VDV4o 等視頻資料均可在youtube上找到(來自?UC-Davis Center for mind and brain 研究院)

https://youtu.be/NBTjK3LjBLs

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