西班牙tES制造商N(yùn)E公司與和荷蘭fNIRS近紅外腦成像設(shè)備供應(yīng)商Artinis合作,將Starstim經(jīng)顱電刺激儀與OctaMon/Brite近紅外腦成像設(shè)備整合、同步,讓研究人員能夠輕松實(shí)現(xiàn)自己的研究意圖,在進(jìn)行經(jīng)顱電刺激時同步采集大腦活數(shù)據(jù)。
經(jīng)顱直流電刺激(tDCS)是一種非侵入性的、利用恒定、低強(qiáng)度直流電(1-2 mA) 穿過顱骨刺激大腦皮層,引起膜的極化,從而調(diào)控神經(jīng)元的活動。tDCS的陽極誘導(dǎo)區(qū)域性腦血流量增加,陰極誘導(dǎo)腦血流量減少。而功能性近紅外光譜成像技術(shù)(fNIRS)可基于神經(jīng)—血管耦合機(jī)制,通過檢測血流量的變化,反映腦神經(jīng)活動情況,同時使用fNIRS和經(jīng)顱直流電刺激(tDCS)可以研究大腦皮質(zhì)的激活和連通性。在不同腦區(qū),tDCS的影響可以通過fNIRS客觀地測量。因此,fNIRS正被評估為一種潛在的生物標(biāo)志物,用于評估tDCS治療的結(jié)果。
Ishikuro等人(2014)進(jìn)行了額葉、感覺運(yùn)動皮質(zhì)和任務(wù)的運(yùn)動學(xué)習(xí)的康復(fù)研究。在實(shí)驗(yàn)中,受試者被要求在有或無經(jīng)顱直流電刺激(tDCS)的情況下執(zhí)行相同的運(yùn)動任務(wù)。結(jié)果表明:tDCS顯著提高了任務(wù)性能。在重復(fù)性運(yùn)動中,背內(nèi)側(cè)前額皮質(zhì)(aDMPFC)對提高重復(fù)性運(yùn)動的性能至關(guān)重要。Merzagora等人(2010)用tDCS刺激被試的前額皮質(zhì),并用fNIRS進(jìn)行測量。研究中,12名被試進(jìn)行了10分鐘的真刺激,10名被試進(jìn)行了10分鐘的假刺激。之后,對刺激部位進(jìn)行了20分鐘的fNIRS監(jiān)測。結(jié)果表明:在真刺激組fNIRS可以成功捕捉tDCS刺激引起的激活變化;而在假刺激組則沒有監(jiān)測到這種變化。
有研究者研究了tDCS對正在進(jìn)行的語言流暢性任務(wù)(VFT)的影響。在一項(xiàng)研究中(Ehlis等人,2015年)刺激了左側(cè)額葉下皮層,用fNIRS測量血流動力學(xué)變化。結(jié)果沒有發(fā)現(xiàn)tDCS對VFT表現(xiàn)的行為影響,但在額下回(IFC)中發(fā)現(xiàn)了激活增加。在另一項(xiàng)研究中,參加者為61名健康的右利手被試,參與者被隨機(jī)分到三個tDCS刺激組中:20名受試者接受假刺激組,21名參與者接受左陽極/右陰極tDCS,20名參與者接受左陰極/右陽極tDCS。研究中同時使用fNIRS測量氧合血紅蛋白和脫氧血紅蛋白濃度的變化來確定大腦的活動。結(jié)果表明,使用tDCS刺激雙側(cè)背外側(cè)前額葉皮質(zhì)DLPFC,三個不同的組在執(zhí)行VFT時無論在表現(xiàn)還是皮層激活方面均無明顯差異,但在額顳葉皮質(zhì)(FTC)中發(fā)現(xiàn)了激活。這些結(jié)果具有重要意義,尤其是對于更好地理解DLPFC對VFT的影響。
通過fNIRS-tDCS聯(lián)用,不僅可以檢測tDCS的效應(yīng),為臨床優(yōu)化方案提供依據(jù),也可為腦功能調(diào)控研究和腦功能圖譜繪制提供參考,這在腦認(rèn)知和腦醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)研究和臨床應(yīng)用上具有重要價值。