经颅直流电刺激对人体平衡脑网络特征的影响研究

经颅电刺激作为一种具有广泛应用潜力的神经调控技术,在人体平衡的研究方面仅停留在外在表现上,对人体平衡的神经调节影响机制尚不明确。脑功能网络是理解大脑功能和调节机制的有效手段,本研究提出经颅电刺激的人体平衡脑网络特征研究方法。招募24位被试在初级运动皮层施加伪/阳极/阴极经颅直流电刺激(tDCS),采集闭眼站立足底压力中心(COP)和脑电数据,对比分析COP特征和脑网络平均度、聚类系数、路径长度和全局效率等网络特征。结果表明,阳极tDCS致人体晃动频率变低,伪tDCS和阳极tDCS后的平均度、聚类系数、路径长度和全局效率分别为6.11±1.21、0.51±0.07、1.85±0.16、0.64±0.05和7.46±1.05、0.61±0.06、1.66±0.14、0.69±0.04,均存在显著性差异(P<0.05);阴极tDCS致晃动频率变高,平均度、聚类系数、路径长度和全局效率分别为5.51±1.33、0.43±0.07、1.95±0.16和0.62±0.04,与伪tDCS后相比差异显著(P<0.05)。研究表明,阳极tDCS有效激活运动皮层活性,增强全脑网络区间联系,提升了人体平衡能力;而阴极tDCS抑制了运动皮层活性,人体平衡能力趋弱。

经颅直流电刺激对基于偏定向相干因效脑网络特征的影响

利用脑网络研究经颅直流电刺激(tDCS)对脑功能机制和脑皮层状态的影响具有重要意义。本研究基于偏定向相干因果分析方法,构建被试在不同tDCS刺激实验范式下进行运动想象的因效性脑网络。以因效性脑网络的功能脑区通道信息流入、流出率为局部特征,平均聚类系数、全局效率为全局特征,分析研究tDCS对运动想象脑网络特征的影响。16名健康被试均为右利手。结果显示,被试执行左手运动想象下,伪刺激和阳极刺激C4后的C4通道信息流出率、流入率、平均聚类系数和全局效率分别为0.142±0.014、0.193±0.013、0.585±0.046、0.347±0.031和0.223±0.025、0.258±0.023、0.817±0.021、0.491±0.091,均存在显著性差异(P<0.05);tDCS阴极刺激C4后的C4通道信息流出率、平均聚类系数和全局效率分别为0.109±0.009、0.356±0.037和0.252±0.024,与伪刺激相比差异显著(P<0.05),C4通道信息流入率为0.184±0.008,与伪刺激相比无显著差异(P>0.05)。研究表明,阳极tDCS有效激活该脑区皮层的活跃性,使脑区信息交流更加频繁,增加脑网络的聚集程度,提高脑网络的连通性;阴极tDCS刺激则会抑制脑区皮层的活跃性,降低了脑区信息的流出,减少脑网络的聚集程度,降低脑网络的连通性。