成 梅 楊 燕 尹華站

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經(jīng)顱直流電刺激在注意缺陷多動障礙治療中的應(yīng)用*

成 梅1楊 燕1尹華站2

(1重慶師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院, 重慶 401331) (2湖南師范大學(xué), 認(rèn)知與人類行為湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 長沙 410081)

經(jīng)顱直流電刺激(tDCS)治療注意缺陷多動障礙(ADHD)主要是選取患者的背外側(cè)前額葉(DLPFC)作為刺激區(qū)域, 通過調(diào)節(jié)其皮層興奮性, 從而緩解其ADHD的癥狀和改善其受損的認(rèn)知功能。針對tDCS在ADHD治療研究中的問題, 未來可從有效性、確定最佳刺激參數(shù)、個(gè)體差異、不同亞型及與其他療法聯(lián)合使用等五個(gè)方面來進(jìn)一步研究。

注意缺陷多動障礙; 經(jīng)顱直流電刺激; 背外側(cè)前額葉

1 引言

注意缺陷多動障礙(Attention Deficit Hyper- activity Disorder,以下簡稱ADHD)是以注意力不集中、易沖動和活動過度為特征的慢性神經(jīng)心理障礙, 并伴有學(xué)習(xí)困難和認(rèn)知障礙(American Psychiatric Association, 2013)。美國《精神障礙診斷與統(tǒng)計(jì)手冊》第5版(DSM-V)將ADHD分為注意缺陷為主型、多動/沖動為主型和混合型。在兒童精神類疾病譜排序中, ADHD以9.5%的患病率排在首位(朱慶慶, 古桂雄, 花靜, 2015), 并有15%~60%的ADHD患兒病情會持續(xù)至成人, 導(dǎo)致其社會功能受損和出現(xiàn)反社會行為等(Wei et al., 2011)。因此, ADHD及其治療愈發(fā)引起人們的關(guān)注。目前, 關(guān)于ADHD的治療主要有藥物治療、心理治療、腦電生物反饋治療和聯(lián)合治療等。然而, 藥物治療患者的長期效果有限, 并有一定副作用。心理治療對患者的注意缺陷、沖動、多動等癥狀的療效不盡如人意(Dulcan, 1997)。也有研究認(rèn)為, 對ADHD患者進(jìn)行腦電生物反饋治療并不能改善患者多動、沖動癥狀(靳彥琴, 姚梅玲, 段桂琴, 王亞哲, 2015)。對于聯(lián)合治療, 目前報(bào)告較多的是腦電生物反饋治療聯(lián)合藥物治療(González-Castro, Cueli, Rodríguez, García, & álvarez, 2016), 結(jié)果發(fā)現(xiàn)通過結(jié)合各自優(yōu)勢比單獨(dú)藥物治療療效更好?？傊? 各種治療ADHD方法和手段方興未艾。

近年來, 國外有研究報(bào)告了采用經(jīng)顱直流電刺激(transcranial direct current stimulation, 以下簡稱tDCS)技術(shù)治療ADHD, 并已展開臨床實(shí)驗(yàn)(Cosmo et al., 2015a; Soltaninejad, Nejati, & Ekhtiari, 2015)。tDCS利用恒定、低強(qiáng)度的微弱電流來調(diào)節(jié)皮層興奮性, 從而使大腦功能發(fā)生改變(Jacobson, Koslowsky, & Lavidor, 2012)。國外已有研究證明對ADHD進(jìn)行tDCS治療后可以改善患者的癥狀, 這為治療ADHD患者提供了新的研究方向。

2 ADHD腦功能異常

近年來, 神經(jīng)影像學(xué)技術(shù)在腦結(jié)構(gòu)和功能研究方面運(yùn)用較多, 目前已應(yīng)用于ADHD的研究中(Wankerl et al., 2014)。結(jié)構(gòu)影像學(xué)研究表明, 額葉、紋狀體和基底神經(jīng)節(jié)是與ADHD有關(guān)的腦區(qū)。腦功能學(xué)研究表明, ADHD兒童前額葉皮質(zhì)局部血流量為低灌注, 在藥物治療后, 增加了基底線和中腦的血流量, 但前部皮質(zhì)降低, 特別是腦的運(yùn)動皮質(zhì)區(qū), 說明他們大腦執(zhí)行功能回路較健康人存在功能差異(靜進(jìn), 2012)。靜息態(tài)功能性磁共振成像(resting functional magnetic resonance imaging, resting-fMRI)研究也發(fā)現(xiàn), 與對照組相比, ADHD患兒左額上回和感覺運(yùn)動皮層的低頻振蕩振幅(amplitude of low frequency fluctuation, ALFF)較高, 而雙側(cè)前、中扣帶回及右側(cè)額中回ALFF值較低, 并發(fā)現(xiàn)右側(cè)額中回ALFF最大值與威斯康星分類卡片測驗(yàn)(Wisconsin Card Sorting Test, WSCT)得分顯著相關(guān)(Yang et al., 2011), 且與正常兒童在前、后扣帶回皮層和腹內(nèi)側(cè)前額葉皮層有差異, 并在小腦、運(yùn)動皮層和顳葉有顯著差異(Liang et al., 2012)。張曉燕等人(2015)也發(fā)現(xiàn)額葉、顳葉、小腦的靜息態(tài)ALFF值與ADHD的多動指數(shù)顯著相關(guān)。另一項(xiàng)腦功能連接的研究結(jié)果表明, 在靜息狀態(tài)下, ADHD 患兒以背側(cè)前扣帶回為種子點(diǎn)的腦連接網(wǎng)絡(luò)存在異常(謝娜, 孫龍偉, 徐守軍, 曾偉彬, 2016)。此外, 張曉燕等人(2015)對不同亞型ADHD兒童r-fMRI的研究發(fā)現(xiàn), 他們在低頻振幅存在差異。在左額下回和右楔前葉等腦區(qū), 注意缺陷型患兒的ALFF值顯著低于對照組; 在左額中回、右楔前葉、右邊緣葉扣帶回等腦區(qū), 混合型患兒的ALFF值顯著低于對照組; 在雙側(cè)顳葉、右枕葉楔狀葉和左側(cè)扣帶回等多個(gè)腦區(qū), 混合型患兒的ALFF值顯著低于注意缺陷型患兒。

對成人ADHD的研究發(fā)現(xiàn), 他們的前額葉、基底節(jié)和小腦蚓狀體的體積明顯減小(Toone, 2004)。另有研究發(fā)現(xiàn), ADHD 患者的紋狀體也存在異常(Alexander, DeLong, & Strick, 1986; Durstonet al., 2004; Schulz,Newcorn, Fan, Tang, & Halperin, 2005)。因此, 大量研究認(rèn)為ADHD患者的癥狀可能與大腦額葉?紋狀體?小腦神經(jīng)回路異常有關(guān)(Booth et al., 2005; Valera, Faraone, Murray, & Seidman, 2007)。此外, ADHD 的發(fā)生還與小腦和基底節(jié)有關(guān)。有文獻(xiàn)報(bào)道, 基底節(jié)參與了執(zhí)行功能(Jackson, Marrocco, & Posner, 1994), 其中尾狀核更是參與了認(rèn)知功能(Beiser, Hua, & Houk, 1997)。還有研究發(fā)現(xiàn), 小腦和基底節(jié)與前額葉皮質(zhì)有神經(jīng)聯(lián)系(Berger & Posner, 2000), 這些聯(lián)系是額葉具備各種功能的解剖生理學(xué)基礎(chǔ)。而對不同亞型ADHD患者的研究發(fā)現(xiàn), 與混合型比較, 部分多動型患者在左側(cè)運(yùn)動前區(qū)和前額葉激活較多, 在右側(cè)顳葉, 雙側(cè)小腦和背側(cè)丘腦、腦橋、腦干的激活較少, 在頂葉皮質(zhì)和紋狀體沒有差異(Spencer et al., 2013)。由此可以看出, 成人ADHD患者主要也是前額葉皮層存在異常(Snyder et al., 2008; Toone, 2004)。

綜上, 不管是ADHD兒童還是ADHD成人, 主要是前額葉皮層存在異常。但關(guān)于ADHD兒童與ADHD成人的腦功能異常是否存在差異目前未見相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道。但最新研究表明, ADHD兒童和ADHD成人的病因不同, 他們有著不同的發(fā)展軌跡(Caye et al., 2016)。這可能為研究ADHD兒童與ADHD成人的機(jī)制是否存在差異提供了方向。因此, 在臨床實(shí)踐和研究中應(yīng)區(qū)別對待ADHD成人和ADHD兒童, 未來研究應(yīng)探討兩者的病理生理機(jī)制、治療反應(yīng)和愈后是否存在差異。

3 tDCS與ADHD的治療

在20世紀(jì)60年代, tDCS的研究已經(jīng)較為系統(tǒng)化。它與經(jīng)顱磁刺激(Transcranial Magnetic Stimulation, TMS)相比, 電流刺激較弱, 對人體具有安全性, 刺激后的療效比TMS持久, 且便于攜帶, 價(jià)格較TMS低廉, 是一種很有潛力的治療方法(王曉靜, 湯永隆, 李兵, 2016)。

3.1 tDCS的作用原理

tDCS通過鹽水浸濕的電極向大腦皮層發(fā)送恒定的低頻直流電, 電流從陽極流入, 從陰極流出, 在陽極與陰極之間形成回路。其中一部分電流分散在頭皮上, 另一部分穿透顱骨到達(dá)腦內(nèi), 引起顱內(nèi)電流。這些微弱電流通過刺激大腦皮層來調(diào)節(jié)皮層興奮性和自發(fā)性神經(jīng)活動(Nitsche, Boggio, Fregni, & Pascual-Leone, 2009)。其中, 陽極刺激增強(qiáng)大腦皮質(zhì)的興奮性, 使靜息電位去極化; 陰極刺激降低大腦皮質(zhì)的興奮性, 使靜息電位超極化; 假刺激常作為對照刺激。tDCS的治療效果可以持續(xù)一個(gè)小時(shí)甚至更長時(shí)間, 這與所采用的刺激強(qiáng)度和時(shí)長有關(guān)(Antal, Kincses, Nitsche, Bartfai, & Paulus, 2004; Nitsche et al., 2003)。

3.2 tDCS的安全性與刺激參數(shù)

從目前的研究結(jié)果來看, tDCS是一項(xiàng)較為安全的腦刺激技術(shù)。Gillick等人(2015)評估了單個(gè)療程的tDCS在先天性輕偏癱中的安全性和可行性, 發(fā)現(xiàn)tDCS耐受性良好, 并沒有發(fā)生患者運(yùn)動功能惡化的情況, 患者的生命體征也沒發(fā)生變化。從身體反應(yīng)上看, tDCS只是引發(fā)了刺激部位輕微的刺痛感、癢感、少量的灼傷、疲勞和嗜睡(Andrade et al., 2014; Krishnan, Santos, Peterson, & Ehinger, 2015; Moliadze et al., 2015a)。另外, Andrade等人(2014)調(diào)查了14名遭受不同精神障礙(表達(dá)性語言障礙、運(yùn)動障礙、廣泛性發(fā)育障礙、阿斯伯格綜合征)的兒童, 對他們進(jìn)行30分鐘的電流強(qiáng)度為2 mA的tDCS治療(10天以上), 主要不良反應(yīng)是情緒變化、皮膚感覺不適(瘙癢、刺痛、燒灼)、頭痛和嗜睡。作者推斷這些癥狀可能是由于疾病本身而不是刺激引起。對12名精神分裂癥兒童進(jìn)行2 mA的tDCS治療, 每次20分鐘, 共10個(gè)療程, 結(jié)果也表明tDCS具有安全性和耐受性(Mattai et al., 2011)。Krishnan等(2015)更是系統(tǒng)評估了tDCS在兒童和青少年中的不良反應(yīng)。他們發(fā)現(xiàn)皮膚感覺(瘙癢, 刺痛, 發(fā)紅, 頭皮不適等)是最常見的不良反應(yīng), 然而, 情緒變化似乎并不是一個(gè)關(guān)鍵的問題。因此, 從已有的研究結(jié)果可以看出tDCS是一項(xiàng)較為安全的腦刺激技術(shù)。其安全性主要與電極安放位置、刺激強(qiáng)度的大小及刺激時(shí)間的長短有關(guān)(Poreisz, Boros, Antal, & Paulus, 2007)。而這些參數(shù)的設(shè)置又決定了刺激效應(yīng)及其持續(xù)時(shí)間。從以上研究結(jié)果來看, 1~2 mA的電流強(qiáng)度和30分鐘以內(nèi)的刺激時(shí)間是安全的。

此外, 研究者也對tDCS在研究和治療中所采用的刺激參數(shù)進(jìn)行過探討。譬如, Moliadze等人(2015a)用EEG和運(yùn)動誘發(fā)電位(motor evoked potentials, MEP)測量19名兒童(平均年齡13.9歲, 范圍11~16歲)在隨機(jī)對照交叉試驗(yàn)中用電流強(qiáng)度為1 mA的tDCS治療10分鐘所產(chǎn)生的不良反應(yīng)。EEG顯示經(jīng)tDCS刺激后絕大多數(shù)波段減少, 除了陽極tDCS刺激后的α波。波譜分析顯示經(jīng)陽極和陰極刺激后, θ和β波減少。MEP研究結(jié)果顯示, 經(jīng)1 mA陽極和陰極tDCS刺激后振幅增加(Moliadze et al., 2015b)。這個(gè)結(jié)果與陰極tDCS刺激后興奮性降低的概念形成對比, 因此, 作者用0.5 mA進(jìn)行了相同的實(shí)驗(yàn), 發(fā)現(xiàn)在陰極tDCS刺激后興奮性降低, 在陽極tDCS刺激后沒有改變。他們假設(shè)對兒童采用1 mA的tDCS可能存在天花板效應(yīng), 認(rèn)為兒童中的0.5 mA可能對應(yīng)于成人的1 mA。因此, 未來研究可以驗(yàn)證這種假設(shè)是否成立, 為tDCS治療ADHD兒童和ADHD成人提供標(biāo)準(zhǔn)化的治療方案。

3.3 tDCS治療ADHD的實(shí)證研究及作用機(jī)制探討

研究者一般將tDCS的目標(biāo)電極放置在特定的大腦皮層區(qū)域, 通過恒定的弱電流刺激來改善相應(yīng)的腦功能, 從而改善或減輕神經(jīng)疾病的癥狀。由于tDCS只能刺激皮層區(qū)域, 而前額葉在ADHD中具有重要作用, 其中, 背外側(cè)前額葉(dorsolateral prefrontal cortex,以下簡稱DLPFC)是前額葉皮層中認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)控制重要的部分(Disner, Beevers, Haigh, & Beck, 2011)。因此, 目前研究者通常選取DLPFC作為治療ADHD的目標(biāo)刺激區(qū)域(見表1)。

研究表明, ADHD兒童和ADHD成人的病因不同, 他們有著不同發(fā)展軌跡, 并且該研究不支持ADHD成人是ADHD兒童青少年必然延續(xù)這一假設(shè)(Caye et al., 2016)。因此, 下文將兩類群體的治療反應(yīng)的研究分開進(jìn)行介紹。

3.3.1 tDCS治療ADHD兒童與青少年

目前, 不同研究者對ADHD兒童與青少年的劃分標(biāo)準(zhǔn)不太統(tǒng)一。Bandeira等(2016)選取ADHD兒童的年齡范圍是7~15歲, Prehn-Kristensen等(2014)與Munz等(2015)是10~14歲, 而Soff, Sotnikova, Christiansen, Becker和Siniatchkin (2017)與Sotnikova, Soff, Tagliazucchi, Becker和Siniatchkin (2017)選取的ADHD青少年的年齡范圍是12~16歲, Soltaninejad等人(2015)是15~17歲。而且在不同研究中所涉及的被試往往跨越不同的年齡階段, 可能既包含了兒童, 也包含了青少年。所以本文沒有特別將關(guān)于兒童與青少年的研究分開介紹。

已有研究表明, ADHD的執(zhí)行功能障礙是由抑制控制缺陷導(dǎo)致(Sonuga-Barke, 2005; Gilbert, Isaacs, Augusta, MacNeil, & Mostofsky, 2011)。Soltaninejad等(2015)進(jìn)行了一項(xiàng)隨機(jī)、單盲、假刺激臨床試驗(yàn), 20名ADHD青少年(15~17歲)均接受作用于左側(cè)DLPFC的陽極、陰極和假刺激15分鐘、電流強(qiáng)度為1.5 mA的tDCS治療。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：在Stroop任務(wù)中, 左側(cè)DLPFC施加陽極刺激并不能影響抑制控制; 在Go-Nogo測試中, 左側(cè)DLPFC施加陽極刺激只增加了在Go階段的正確反應(yīng)比例, 而在左側(cè)DLPFC施加陰極刺激則增加了在Go-Nogo任務(wù)中抑制階段的抑制準(zhǔn)確性。因此, 對患有ADHD癥狀的青少年在其左側(cè)DLPFC施加tDCS可以改善優(yōu)勢反應(yīng)抑制的抑制控制。Munz等人(2015)的研究也發(fā)現(xiàn)在ADHD兒童(10~14歲)非快速眼動睡眠期間進(jìn)行雙側(cè)的慢振蕩經(jīng)顱直流電刺激(slow oscillating transcranial direct current stimulation, so-tDCS)也能改善其行為抑制。此外, Bandeira等人(2016)對9名ADHD兒童(7~15歲)進(jìn)行了一項(xiàng)開放式研究, 即非對照自動匹配臨床實(shí)驗(yàn)。在其左側(cè)DLPFC施加2 mA的陽極刺激30分鐘, 共5個(gè)療程, 陰極刺激施加在右眼眶上, 并在訓(xùn)練期間執(zhí)行紙牌匹配游戲。用視覺注意測試、數(shù)字廣度測試、科爾斯立方體測試和抑制控制任務(wù)測量注意的變化。結(jié)果發(fā)現(xiàn)患者的選擇性注意得到改善, 并減少了在抑制控制任務(wù)中的錯誤, 且大多數(shù)測試顯示了較低的錯誤率和較短的執(zhí)行時(shí)間。

另外, 陽極tDCS刺激前額葉皮層已被反復(fù)證明可以改善工作記憶, 而ADHD患者前額葉皮層覺醒不足和工作記憶缺陷與其臨床癥狀有關(guān)(Soff et al., 2017)。Prehn-Kristensen等人(2014)采用經(jīng)顱振蕩直流電刺激(transcranial oscillating direct current stimulation, toDCS)在ADHD兒童(10~14歲)非快速眼動睡眠第二階段通過調(diào)節(jié)慢波活動提高其記憶性能。結(jié)果發(fā)現(xiàn), 在toDCS刺激后, ADHD兒童的慢振蕩功率增強(qiáng), 記憶性能提高并達(dá)到健康兒童的水平。此外, Soff等人(2017)為了驗(yàn)證采用tDCS調(diào)節(jié)前額活動能夠增強(qiáng)工作記憶性能并減少ADHD癥狀, 對15名ADHD青少年(12~16歲)進(jìn)行5天的治療, 在左側(cè)DLPFC施加1 mA的陽極刺激或假刺激, 在每個(gè)條件之間暫停兩周。結(jié)果發(fā)現(xiàn)陽極tDCS顯著減少了ADHD青少年的注意力不集中和沖動的臨床癥狀。并且顯著減少注意力不集中和沖動的臨床療效得到標(biāo)準(zhǔn)化工作記憶測試(Standardized Working Memory Test)的佐證。而所描述的療效在刺激結(jié)束7天后更加明顯, 這一事實(shí)強(qiáng)調(diào)了經(jīng)tDCS治療之后的長期臨床療效和神經(jīng)心理的變化。這項(xiàng)研究為tDCS能夠減少ADHD青少年癥狀和改善神經(jīng)心理功能提供了首項(xiàng)證據(jù), tDCS成為ADHD潛在的治療手段。另外, tDCS除了能夠調(diào)節(jié)前額葉活動增加其工作記憶性能之外, 還能增強(qiáng)工作記憶腦網(wǎng)絡(luò)的活性和連接性(Sotnikova et al., 2017)。Sotnikova等人(2017)對16名ADHD青少年(12~16歲)的左側(cè)DLPFC進(jìn)行1 mA 20分鐘的陽極刺激, 發(fā)現(xiàn)與假刺激組相比, 在1-back和2-back任務(wù)條件下, tDCS使得患者的左側(cè)DLPFC、左側(cè)前運(yùn)動皮質(zhì)、左側(cè)輔助運(yùn)動皮質(zhì)和楔前葉活性增強(qiáng), 且tDCS療效持久, 在刺激結(jié)束20分鐘后還能影響靜息狀態(tài)下的功能連接。

綜上, 采用tDCS治療ADHD兒童與ADHD青少年, 能夠改善兒童與青少年的抑制控制, 并能改善ADHD青少年工作記憶性能以及注意力不集中和沖動的臨床癥狀, 還能增強(qiáng)左側(cè)DLPFC及更遠(yuǎn)的大腦區(qū)域的神經(jīng)元活性和連接性。

3.3.2 tDCS治療成人ADHD

雖然tDCS已被反復(fù)證明可以增強(qiáng)健康及精神病人群的注意和工作記憶, 但其在改善成人ADHD癥狀和功能中可能發(fā)揮的作用尚未在臨床測量中得到充分闡明(Fregni et al., 2005; Oliveira et al., 2013; Smith et al., 2015; Zaehle, Sandmann, Thorne, J?ncke, & Herrmann, 2011)。在ADHD的動物模型中, Leffa等(2016)發(fā)現(xiàn)tDCS能夠改善短時(shí)記憶(short-term memory, STM)缺陷, 這表明tDCS在這種疾病中可能發(fā)揮作用。而Cosmo等(2015b)的研究發(fā)現(xiàn)tDCS確實(shí)能夠增強(qiáng)成人ADHD大腦功能的連接性, 但是在Go-Nogo任務(wù)中的行為表現(xiàn)沒有顯著效果。此外, Cosmo等(2015a)還研究了tDCS對減少ADHD認(rèn)知損害的效果, 對ADHD患者采用平行、隨機(jī)、雙盲、假對照實(shí)驗(yàn), 檢查tDCS調(diào)節(jié)ADHD成人抑制控制的功效。30名ADHD患者(18~65歲)被隨機(jī)分配到每個(gè)組, 在患者左側(cè)DLPFC施加單個(gè)療程1 mA的陽極刺激或假刺激, 并在刺激前后執(zhí)行Go-Nogo任務(wù)。非參數(shù)雙樣本秩和檢驗(yàn)顯示, 兩組ADHD患者(tDCS組和假刺激組)在Go-Nogo任務(wù)中的行為表現(xiàn)沒有顯著差異, 經(jīng)刺激后的兩組ADHD患者在任務(wù)中的正確反應(yīng)、沖動和遺漏錯誤的差異很小。該研究結(jié)果不支持使用陽極刺激左側(cè)DLPFC可以作為改善ADHD成人抑制控制的方法。但Cachoeira等(2017)在ADHD患者(18~45歲)右側(cè)DLPFC施加2 mA的陽極刺激, 左側(cè)DLPFC施加2 mA的陰極刺激, 該試驗(yàn)一共進(jìn)行5天, 每天20分鐘。ADHD癥狀由成人ADHD自填量表(Adult ADHD Self-Report Scale, ASRS)和席漢殘疾量表(Sheehan Disability Scale, SDS)測量。結(jié)果發(fā)現(xiàn), 與假刺激組相比, 陽極組ASRS中的注意力不集中和SDS的分?jǐn)?shù)顯著降低。此外, 還檢測到陽極tDCS組ASRS總分較低的趨勢。后續(xù)數(shù)據(jù)分析顯示, 在ASRS注意力不集中、SDS和ASRS總分中, 時(shí)間和治療之間呈正相關(guān)。短期應(yīng)用tDCS可以改善成人ADHD的癥狀, 且這種改善后的效果在刺激結(jié)束后還會持續(xù)。

以上研究結(jié)果之所以有差異, 可能和以下因素有關(guān)。首先, Cosmo等人(2015a, 2015b)的被試只接受了在左側(cè)DLPFC進(jìn)行單個(gè)療程的電流強(qiáng)度為1 mA的陽極刺激, 而Cachoeira等(2017)的被試則在右側(cè)DLPFC進(jìn)行了5次電流強(qiáng)度為2 mA的陽極刺激。Cachoeira等人選擇刺激右側(cè)DLPFC是由于該區(qū)域能夠減少ADHD患者在注意任務(wù)中的激活(Hart, Radua, Nakao, Mataix-Cols, & Rubia, 2013); 此外, 陽極刺激右側(cè)DLPFC已被證實(shí)可以改善健康人群的工作記憶(Berryhill & Jones, 2012; Jeon & Han, 2012; Giglia et al., 2014; Wu et al., 2014)。由此可以看出, 選擇不同的刺激區(qū)域和刺激強(qiáng)度及時(shí)間會影響tDCS治療成人ADHD的效果。

綜上, tDCS對改善成人ADHD癥狀和功能存在一定的療效, 且治療效果與刺激區(qū)域、刺激強(qiáng)度和時(shí)長息息相關(guān), 但是仍需要標(biāo)準(zhǔn)化的研究方案來確定應(yīng)用的極性和頻率, 且未來的研究還需要更大的樣本量來評估tDCS在這一人群中的臨床療效。

3.3.3 tDCS治療ADHD的作用機(jī)制探討

目前, 關(guān)于ADHD的病因及具體機(jī)制并不徹底明確, 對tDCS改善ADHD癥狀和認(rèn)知功能的機(jī)制目前也尚不完全清楚, 但很有可能與受損神經(jīng)環(huán)路的再激活有關(guān), 也可能與不良行為的抑制有關(guān)。本文主要從tDCS的作用原理、DLPFC的功能及復(fù)雜的腦網(wǎng)絡(luò)三個(gè)方面進(jìn)行探討。

tDCS作為一種無創(chuàng)腦刺激技術(shù), 可以對已發(fā)生病理性改變進(jìn)行修復(fù), 還可以促進(jìn)患者的生理可塑性, 從而減少癥狀, 促進(jìn)病人的康復(fù)(Kuo, Paulus, & Nitsche, 2014)。根據(jù)tDCS的原理, 它不僅能調(diào)節(jié)目標(biāo)腦區(qū)的興奮性及神經(jīng)可塑性, 還能通過腦區(qū)間的功能連接影響遠(yuǎn)距離皮層及皮層下的腦區(qū)活動(李雪姣, 鄒枝玲, 2016; Sotnikova et al., 2017)。以往大量研究表明ADHD患者的前額葉皮層存在異常, 其中DLPFC是前額葉皮層中認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)控制重要部分(Disner, Beevers, Haigh, & Beck, 2011)。而tDCS通過刺激DLPFC達(dá)到認(rèn)知功能的改善, 從而實(shí)現(xiàn)治療ADHD的目的。

額葉作為大腦的功能中樞, 對社會性抑制和沖動控制起重要作用, 如果其功能受損可能導(dǎo)致計(jì)劃能力及注意功能的失調(diào)。DLPFC負(fù)責(zé)注意、工作記憶和執(zhí)行控制。Gill, Shah-Basak和Hamilton (2015)采用tDCS刺激左側(cè)DLPFC, 發(fā)現(xiàn)被試的工作記憶任務(wù)完成得又快又準(zhǔn)確。由于ADHD患者前額葉皮層覺醒不足和工作記憶缺陷有關(guān), 而陽極tDCS刺激DLPFC能夠調(diào)節(jié)前額葉活動增加其工作記憶性能以及改善工作記憶網(wǎng)絡(luò)的活性和連接性(Sotnikova et al., 2017)。另外, 刺激前額葉皮層區(qū)域的DLPFC還可以改善ADHD的行為抑制、記憶和注意力(Soltaninejad et al., 2015; Ditye,Jacobson, Walsh, & Lavidor, 2012; Fregni et al., 2005)。上述研究在一定程度上提供了一些證據(jù), 即在前額葉皮層施加tDCS的有效性可能是通過改變工作記憶相關(guān)刺激的信息加工過程而實(shí)現(xiàn)的。

在腦網(wǎng)絡(luò)和功能連接方面, 前額葉的功能并不是相互獨(dú)立的, 它們通過接觸纖維與紋狀體、丘腦和皮層結(jié)構(gòu)相結(jié)合, 形成環(huán)路結(jié)構(gòu), 發(fā)揮整體功能(Zhu et al., 2016) (見圖1)。而以往的研究表明, ADHD患者的皮層?紋狀體?丘腦?皮層環(huán)路異常(CSTC) (Silk et al., 2016; Xia et al, 2012; Shi et al., 2013)。其中, DLPFC-CSTC環(huán)路涉及調(diào)節(jié)持續(xù)注意和問題解決, 因此也被稱為持續(xù)注意和執(zhí)行功能環(huán)路。該環(huán)路中的神經(jīng)脈沖起源于DLPFC, 并投射到紋狀體中的尾狀核中, 然后擴(kuò)散至丘腦, 最后返回到DLPFC。該環(huán)路調(diào)節(jié)執(zhí)行功能、問題解決、認(rèn)知功能以及不同任務(wù)的注意力分配。DLPFC網(wǎng)絡(luò)未激活或激活程度低會導(dǎo)致任務(wù)完成困難及維持大腦工作失敗(Zhu et al., 2016), 這可以解釋諸如執(zhí)行功能障礙、注意力不集中ADHD癥狀與該腦網(wǎng)絡(luò)異常有關(guān)。而tDCS能夠增強(qiáng)大腦功能的連接性(Cosmo et al., 2015b), 還能影響更遠(yuǎn)的大腦區(qū)域的功能連接(Sotnikova et al., 2017)。此外, tDCS 還能通過提高皮層興奮性促進(jìn)大腦功能網(wǎng)絡(luò)更好地解決即將到來的認(rèn)知需求(Pe?a-Gómez et al., 2012), 從而使患者受損的認(rèn)知功能得到改善。等

圖1 皮層—紋狀體—丘腦—皮層的神經(jīng)環(huán)路模型

資料來源：Zhu et al., 2016, 有修改。彩圖見電子版

4 總結(jié)與展望

tDCS治療ADHD兒童的研究, 雖然在理論和臨床應(yīng)用取得一定的成果, 但仍然存在一些尚待解決的問題和需進(jìn)一步完善之處, 未來研究可以針對以下幾個(gè)方面進(jìn)行深入探討：

第一, 進(jìn)一步驗(yàn)證tDCS的有效性。Soltaninejad等人(2015)使用陽極刺激左側(cè)DLPFC可以作為改善ADHD患者的抑制控制, 但Cosmo等人(2015a)的研究沒有證明陽極刺激左側(cè)DLPFC可以改善抑制控制。因此, 未來研究有必要進(jìn)一步驗(yàn)證tDCS治療ADHD的有效性, 以確定tDCS治療ADHD是否真的有效。此外, 前人研究的樣本量大多較小, 因此有必要對其療效進(jìn)行大樣本驗(yàn)證。

第二, 確定適宜的刺激參數(shù)(如, 刺激位置、頻率、強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間等)。DLPFC腦區(qū)在ADHD中具有重要作用, 且處于大腦的淺層區(qū), 所以現(xiàn)有的研究大多以DLPFC為刺激點(diǎn)。但是DLPFC包括左右兩側(cè), tDCS刺激也有著陽極和陰極之分, 因此即使刺激同一個(gè)腦區(qū)DLPFC, 也有著不同的組合方式(多達(dá)6種)。目前并沒有確定哪種刺激位置有著最佳效果, 這需要在未來進(jìn)一步探索。tDCS刺激的電流強(qiáng)度和刺激時(shí)間既影響刺激效果, 又影響安全性(張大山, 史慧穎, 劉威, 邱江, 范豐慧, 2015), 未來的研究應(yīng)探索最適宜的電流強(qiáng)度及刺激時(shí)間。

第三, 考慮個(gè)體差異。Truong, Magerowski, Blackburn, Bikson和Alonso-Alonso (2013)的研究表明, 不同個(gè)體的大腦組織(頭皮, 脂肪, 顱骨, 腦脊液, 灰、白質(zhì))在解剖上存在著顯著差異。當(dāng)對不同個(gè)體采用同一刺激參數(shù)時(shí), 這些不同的腦組織將會引發(fā)不同的電流分布(Truong et a1., 2013)。也就是說, 同一實(shí)驗(yàn)中被試得到的真實(shí)電流刺激其實(shí)是不一致的(Kim et a1., 2014)。因此有必要根據(jù)單個(gè)被試的MRI數(shù)據(jù), 給每個(gè)被試建立一個(gè)單獨(dú)的模型, 以進(jìn)一步提升結(jié)果的一致性, 并增加tDCS的有效性(Datta, Truong, Minhas, Parra, & Bikson, 2012)。

第四, 考慮對ADHD進(jìn)行分型治療。tDCS的實(shí)證研究, 主要是把ADHD患者分為兒童、青少年及成人, 沒有研究針對不同ADHD亞型進(jìn)行治療。以往研究證明不同亞型的ADHD患者其腦功能存在差異(張曉燕等, 2015; Spencer et al., 2013)。因此, 有必要對ADHD進(jìn)行分型研究, 對最適宜的ADHD亞型進(jìn)行tDCS治療, 使其在最大程度上發(fā)揮功效。

第五, 可以將tDCS與其他療法相聯(lián)合。有研究發(fā)現(xiàn), tDCS 聯(lián)合藥物治療的效果更好(Brunoni et al., 2013)。由于藥物治療起效慢, 而tDCS治療起效快且安全有效, 并且療效的持續(xù)時(shí)間長。因此, 在藥物治療的早期加以tDCS治療, 可以有效控制ADHD的癥狀。此外, 有研究發(fā)現(xiàn)tDCS 配合行為訓(xùn)練可以使行為訓(xùn)練的效果更好(Clarke, Browning, Hammond, Notebaert, & MacLeod, 2014)。治療ADHD有多種干預(yù)手段, tDCS可以將這些干預(yù)手段的優(yōu)勢結(jié)合起來, 為ADHD提供更有效的治療方式。

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Application of transcranial direct current stimulation in the treatment of attention deficit hyperactivity disorder

CHENG Mei1; YANG Yan1; YIN Huazhan2

(1College of Educational Science, Chongqing Normal University, Chongqing 401331, China)(2Cognition and Human Behavior Key Laboratory of Hunan Province, Hunan Normal University, Changsha 410081, China)

Transcranial direct current stimulation (tDCS) treatment of attention deficit hyperactivity disorder (ADHD) is selecting the patient dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC) as a stimulating area, by adjusting the cortical excitability, alleviate ADHD symptoms and improve impaired cognitive functions. In view of the problem of tDCS in ADHD treatment, the future from effectiveness, determine the optimal stimulation parameters, individual differences, different subtypes and in combination with other therapies using these five aspects to further study.

attention deficit hyperactivity disorder; transcranial direct current stimulation; dorsolateral prefrontal cortex

2017-03-28

尹華站, E-mail: yhz1979@sina.com

R395

* 國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(31671125)、教育部人文社科基金青年項(xiàng)目(16XJC190002)資助。