tDCS治疗孤独症儿童疗效最新研究

发布时间：2025-05-14 22:40:19  浏览量：3

今年1月,《IBRO神经科学报告》发表了采用tDCS治疗儿童孤独症(自闭症)的最新研究。该研究由宁波康复医院儿童康复科、北师大认知神经科学与学习国家重点实验室联合发表。

孤独症(自闭症)谱系障碍(ASD)是一种复杂的异质性神经发育障碍,其特征是重复性行为模式和社会沟通障碍,这种疾病通常会持续终生,给家庭带来重大挑战。然而,自闭症的病因至今仍不清楚,各种药物和行为疗法的效果只是一般,迫切需要安全且有效的治疗方法来缓解自闭症症状。鉴于孤独症(自闭症)谱系障碍的遗传异质性,最近的研究和治疗方法集中在解决由已知遗传异常引起的共享神经回路功能障碍。

以前的研究表明,兴奋性和抑制性(E/I)失衡会损害感觉、记忆、社交、情感和其他形式的神经认知功能,具体取决于受影响的神经网络。由于这些症状在自闭症谱系障碍中很常见,E/I失衡可能解释这种神经发育障碍的病理生理学。

神经影像学证据表明,孤独症(自闭症)谱系障碍(ASD)个体的左侧背外侧前额皮层(DLPFC)受损,这是认知控制的关键中心。神经影像学研究的元分析揭示了在需要注意力控制、反应抑制和认知灵活性的认知任务中,ASD患者的左侧DLPFC表现出过度激活,表明兴奋/抑制动态失衡,对行为和认知都有害。因此,旨在调节E/I平衡的治疗方法被假设可以改善中断的大脑动态,促进高效和灵活的信息处理,从而减少ASD个体的症状。

经颅直流电刺激(tDCS)为认知神经科学和神经心理学研究提供了一种新的工具,多项研究表明,tDCS能够调节皮层的兴奋性,并影响人类大脑中一系列感觉运动和认知功能。事实上,阳极tDCS和阴极tDCS都可以通过调节谷氨酸能和GABA能信号来调节E/I平衡,尽管是通过不同的机制。以往在左侧DLPFC上使用阳极tDCS的干预措施已经显示出在社交和语言能力方面的改善,以及在自闭症儿童中增强工作记忆和抑制控制。然而,涉及左侧DLPFC在自闭症中的阴极tDCS的研究也显示出了效果;一些研究指出,左侧DLPFC的阴极tDCS增强了自闭症成人的执行功能并减少了易怒性。当与认知修复相结合时,左侧DLPFC的阴极tDCS已被证明可以增强灵活的社交认知和信息处理能力。研究也得出结论,通过阴极tDCS调节E/I平衡可以增强认知功能,并实现自闭症患者症状的减轻。

我国学者开展的这项随机对照试验,旨在研究左DLPFC上阳极和阴极tDCS对自闭症儿童E/I平衡的影响。

该研究以宁波康复医院24名自闭症儿童为对象,并随机分配到两个组中。12名儿童(平均年龄5.3岁)接受了20次tDCS干预,阳极位于左侧DLPFC,阴极位于右侧眶上区。剩余的12名儿童接受了20次tDCS干预,阴极位于左侧DLPFC,阳极位于右侧眶上区。

在本次研究中,所有参与者的脑电数据分别在tDCS干预前后进行了两次记录:一次在tDCS干预前,另一次在20次tDCS干预后。在数据采集过程中,孩子们保持放松,舒适地坐在安静的房间内,眼睛睁开。使用了一个八通道的脑电记录系统,电极放置在F3、F4、T3、C3、C4、T4、O1和O2位置。所有电极的阻抗保持在20 kΩ以下,Cz作为参考电极,采样率为1000 Hz。每个孩子的静息态脑电数据在每个阶段大约记录了5分钟。在脑电采集之后,专业人员指导看护人完成ABC和SRS的填写。

tDCS干预结束后,研究人员对数据进行了分析。先比较了在阳极tDCS和阴极tDCS干预前后,自闭症儿童ABC量表和SRS量表评分的变化。如图2-A所示,SRS量表的结果表明,在阳极tDCS干预后,总体评分有所下降。在儿童中,社交沟通和社交动机方面发现了显著差异。ABC量表的结果显示,在阳极tDCS干预后,总体评分有所下降。在四个方面观察到了显著差异:感官、社交关系,身体和物体使用,以及语言和沟通技巧。相比之下,接受阴极tDCS干预的自闭症儿童组没有发现显著变化,并且整体得分趋势不一致。

如上图所示,接受阳极tDCS和阴极tDCS干预的两组受试者的SRS和ABC量表评分变化。A为阳极tDCS干预前后SRS量表评分的变化;B为阳极tDCS干预前后ABC量表评分的变化;C为阴极tDCS干预前后SRS量表评分的变化;D为阴极tDCS干预前后ABC量表评分的变化。

如上图所示,在阳极tDCS干预后,非周期指数和偏移量均增加,而在阴极tDCS干预后,非周期指数和偏移量均减少。

如上图所示,与干预前水平相比,阳极tDCS干预后非周期指数显著增加,而阴极tDCS干预后非周期指数显著降低。非周期指数在组内存在显著差异,组间无显著差异,但刺激类型和时间之间存在显著交互作用。阳极tDCS干预后的非周期偏移量呈现上升趋势,但干预前后无显著差异(B、C)。相反,阴极tDCS干预后的非周期偏移量呈现下降趋势,干预前后无显著差异(E)。

如上图所示,通过统计分析α波振荡的功率和频宽,发现经过阳极tDCS干预后,α波功率与干预前相比有所增加,并且观察到显著差异。经过阴极tDCS干预后,α波功率与干预前相比有所减少,也显示出显著差异。经过阳极tDCS干预后,α波振荡的频宽与干预前相比有所减少,并且观察到显著差异(p=0.01,Z=2.521)。经过阴极tDCS干预后,α波振荡的频宽与干预前相比,显著增加。

行为评估表明,经过阳极tDCS干预后,自闭症儿童在社交沟通、社交动机、感官行为、身体和物体使用以及其他自我相关行为方面表现出显著的改善。相比之下,接受阴极刺激的儿童在行为方面没有观察到改善。此外,观察到接受阳极tDCS干预的儿童在全脑范围内显示出非周期性神经活动(指数和偏移量)的显著增加。相反,接受阴极tDCS的儿童显示出相反的趋势。此外,在阳极tDCS干预后,自闭症谱系障碍儿童的α振荡功率显著增加,而阴极tDCS干预导致α振荡功率降低。最后,相关研究表明,阳极tDCS干预与自闭症谱系障碍儿童的非周期指数和行为能力(如社交沟通)之间的负相关显著相关。这些发现总体上表明,在左侧DLPFC上,阳极和阴极tDCS确实影响了自闭症谱系障碍儿童的行为和E/I平衡。与阴极干预相比,阳极tDCS干预似乎具有更积极的影响。

先前的研究发现在静息态脑电图研究中,α神经振荡起到了至关重要的作用,α波功率被广泛认为是一种E/I平衡的标志,其中较高的α波功率与较低的E/I比率相关。对α振荡的研究通常将它们与注意力联系起来,表明其潜在机制涉及在选择性注意力期间的感觉抑制。关于选择性注意力和工作记忆任务的研究表明,增加的α波功率增强了抑制干扰信息的能力。进一步的研究将前额皮层中的α波段神经活动与工作记忆期间的信息门控和功能抑制联系起来。因此,在对非周期性活动进行校正后,我们观察到阳极tDCS干预有助于增加自闭症儿童的α波功率。这一发现阐明了阳极tDCS干预的神经机制,进一步支持了tDCS作为一种潜在的治疗方法,通过调节大脑兴奋和抑制的平衡,能够改善自闭症患者的症状。

此外,研究还发现自闭症儿童的非周期神经活动与行为表现之间存在相关性。具体来说,接受阳极tDCS干预的自闭症儿童的非周期指数与社交沟通和自我能力等方面呈负相关,而在接受阴极tDCS干预的儿童中没有观察到这种相关性。这种研究表明,阳极tDCS可能对自闭症儿童的社会能力、自我意识和物体使用技能有积极影响。

综上所述,左侧DLPFC的阳极和阴极tDCS对自闭症儿童的行为和兴奋-抑制平衡有不同的影响。阳极tDCS干预比阴极干预具有更积极的影响。

参考资料:

Differential effects of left DLPFC anodal and cathodal tDCS interventions on the brain in children with autism: A randomized controlled trial