近些年，無創(chuàng)腦刺激在體育領(lǐng)域用于提高專業(yè)運動員、普通健康人群運動能力的嘗試，愈發(fā)得到關(guān)注?；仡櫼酝鶡o創(chuàng)腦刺激相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，雖然大多數(shù)實驗樣本量較小，但其在改善運動學(xué)習(xí)，提高肌肉力量和減緩肌肉疲勞等方面具有潛在優(yōu)勢（卞秀玲 等,2018; 王開元 等,2019）。其中，經(jīng)顱直流電刺激（Transcranial Direct Current Stimulation，tDCS）相關(guān)研究結(jié)果表明，tDCS可提高運動耐力、肢體最大力量、最大輸出功率和無氧做功能力。經(jīng)顱磁刺激（Transcranial Magnetic Stimulation，TMS）也可用來探究運動中皮層適應(yīng)性變化，幫助我們理解大腦網(wǎng)絡(luò)是如何優(yōu)化負責(zé)協(xié)調(diào)復(fù)雜運動學(xué)習(xí)中的運動程序（Lauber et al.,2018），進而為提高運動能力奠定神經(jīng)動作控制的理論基礎(chǔ)。然而，無創(chuàng)腦刺激如何改善運動學(xué)習(xí)，提高運動表現(xiàn)的神經(jīng)生理學(xué)機制尚不十分明確。目前，耐力提升存在 3種機制推測：1）tDCS可以改善人體運動動機，減少肌肉疼痛，調(diào)節(jié)肌肉協(xié)同做功；2）刺激后神經(jīng)驅(qū)動增強、脊髓層級上疲勞的減少；3）接受刺激后大腦可以在不改變運動命令的前提下，調(diào)整感覺運動整合和相關(guān)認知需求。最大力量或做功能力提升存在兩種機制推測：1）tDCS可增加皮質(zhì)脊髓興奮性，減少皮質(zhì)內(nèi)短間隙抑制和增加交叉激活，達到改善最大力量或做功能力的目的；2）自感疲勞度的降低（Angius et al.,2018）。

盡管tDCS和TMS具有運動能力增強的作用，但某些實證研究結(jié)果卻對這一結(jié)論持懷疑態(tài)度，其可能的原因有：1）不同研究的刺激方案、電極大小和放置位置的差異，以及刺激電場本身較差的聚焦性（Miranda et al.,2013），使得靶區(qū)以外的其他腦區(qū)也受到波及，從而對最終結(jié)果產(chǎn)生影響；2）運動皮層下肢控制區(qū)域相較于上肢的體積更小，又位于大腦左右半球縱裂深處，需要對上覆區(qū)域加大作用強度，刺激才可能會觸及深處目標位置，但因加大刺激強度所引發(fā)的副作用目前還不得而知。綜上，理想層面上的刺激方法應(yīng)該同時具有聚焦、深入和非侵入的特點。

2017年Cell雜志上刊登了一篇關(guān)于“通過相位干涉電場（Temporal Interference Electrical Fields,TI）進行無創(chuàng)深部腦刺激”的原創(chuàng)文章（Grossman et al.,2017），使得理想中兼具無創(chuàng)和聚焦的新型深層腦刺激技術(shù)開始走進現(xiàn)實。該技術(shù)將頻率在kHz范圍內(nèi)稍有不同的兩個電場E1、E2輸送至腦，其中，kHz級別的電場不會使神經(jīng)元被激發(fā)放電，而兩電場可以在深部腦區(qū)形成一個頻率差值[Δf = E1( f +Δf ) - E2( f )]的包絡(luò)波，這一低頻的包絡(luò)波足以激發(fā)選定區(qū)域的神經(jīng)元活動，且不影響臨近和上層覆蓋組織。例如，一組2 kHz和2.01 kHz的高頻電場同時作用于腦，神經(jīng)元會對干涉電場差頻即10 Hz產(chǎn)生響應(yīng)，激發(fā)放電，卻對2 kHz的載波無響應(yīng)，這種高頻電場的相互交涉使聚焦定位成為可能（圖1）。該技術(shù)背后的生物物理原理是，神經(jīng)元每個動作電位產(chǎn)生后有較長不應(yīng)期（約1 ms），致其無法繼續(xù)跟隨較高頻率（＞1 kHz）的電刺激產(chǎn)生神經(jīng)沖動。

圖1 利用干擾電場進行深部腦區(qū)定位（修改自Grossman, N., et al., 2017）

為了驗證TI刺激方式的有效性，研究人員將其應(yīng)用于麻醉小鼠，利用神經(jīng)電生理學(xué)手段——全細胞膜片鉗技術(shù)記錄刺激-響應(yīng)情況，在體確認差頻可引起深部目標腦區(qū)神經(jīng)元激發(fā)放電。相較于常規(guī)無創(chuàng)腦刺激方式，TI技術(shù)主要具備以下幾個特點：1）聚焦性：兩個存在細微差頻的高頻電場可在腦區(qū)某處進行交匯，聚集性地刺激該目標位置；2）深入性：高頻電流可在不影響上覆組織的情況下進入深部腦區(qū)，其差值頻率信號可對深處腦區(qū)神經(jīng)元進行電生理活動的調(diào)節(jié)；3）易操縱性：在保持兩組電極位置和電流總和不變的基礎(chǔ)上，通過調(diào)節(jié)電流的相對比例，可完成三維體內(nèi)任意一刺激位點的切換，未來還可通過增加電極組數(shù)實現(xiàn)多點同步刺激的可能。

就競技體育領(lǐng)域而言，運動員成績優(yōu)異與否與其多方面素質(zhì)（運動能力、運動學(xué)習(xí)、心理技能）息息相關(guān)。當前，動作捕捉、記錄解析（運動影像、神經(jīng)影像、肌電圖和腦電圖學(xué)等）等手段已形成較為完善成熟的科學(xué)體系，用于改善專業(yè)運動員技術(shù)動作，以期進一步提升運動表現(xiàn)。在以毫秒、毫米差異為制勝關(guān)鍵的競技體育運動中，成績的分毫提升將為國際頂級運動員提供突破個人能力邊界的可能性。相較于 tDCS、TMS，TI技術(shù)對刺激腦區(qū)更聚焦、更深入、更易操縱的特性將為體育科技發(fā)展帶來一束破局曙光。與此同時，其在運動醫(yī)學(xué)領(lǐng)域也提供了眾多研發(fā)創(chuàng)新的著眼點。

創(chuàng)傷性腦損傷（Traumatic Brain Injury，TBI），包括腦震蕩，是競技體育中常見的運動損傷類別之一，如果康復(fù)不徹底，即使是輕度腦損傷也會影響個體日?；顒硬⒆璧K其回歸到正常的學(xué)習(xí)、工作和生活中。隨著時間推進，傷者將表現(xiàn)出多樣化癥狀，其中，偏頭痛、創(chuàng)傷性失憶和抑郁等認知損害相關(guān)癥狀是極其重要的預(yù)后評測指標。目前，使用藥物治愈該運動損傷的臨床證據(jù)仍舊十分有限，運動員成功回歸運動場也應(yīng)基于以下兩點：沒有 TBI相關(guān)癥狀且不再服用任何可能掩蓋或改變 TBI癥狀的藥物。如果在病程不適時間介入藥物治療，遮掩還未痊愈的病癥并讓運動員重返運動場將很有可能造成更加嚴重的二次傷害。已有研究表明，無創(chuàng)腦刺激方式，如 TMS、tDCS有治療 TBI相關(guān)癥狀的潛力且耐受性良好（Dhaliwal et al.,2015），但由于病程發(fā)展過程中，傷者會展現(xiàn)出多種臨床癥狀，不同階段需要康復(fù)的目標腦區(qū)不盡相同，因此，TI技術(shù)的易操縱性可能會在TBI預(yù)后康復(fù)過程中更具應(yīng)用優(yōu)勢與前景。

當然，TI腦刺激應(yīng)用于人體尚處于初始實驗階段，從模型計算、動物實驗跨越到人體應(yīng)用存在諸多問題亟待解決。未來應(yīng)在現(xiàn)有研究結(jié)果的基礎(chǔ)上，根據(jù)人腦解剖結(jié)構(gòu)特點和腦部電刺激安全使用指南，不斷調(diào)整相關(guān)參數(shù)，以期獲取最佳人腦 TI電刺激范式（包括電極放置位置、電流強度、不同目標腦區(qū)與相關(guān)連接區(qū)域的選擇等），從而奠定其應(yīng)用于人腦的安全性和高效性。我們堅信，伴隨神經(jīng)科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，無創(chuàng)TI深部定位腦刺激在提高人類運動能力，推動體育科學(xué)研究，促進運動損傷康復(fù)等領(lǐng)域充滿著希望。