经颅电刺激(Transcranial Electrical Stimulation, TES)技术从提出到应用经历了一段较长的历史。
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早在1980年, Merton和Morton就提出了无创的经颅电刺激(TES)方法。他们试图通过电流刺激完好的大脑来改变大脑功能, 证实了经颅电刺激作用于枕叶皮层可以引起光幻视现象(Phosphene)。虽然当时的经颅电刺激是非侵入性的, 但由于使用的电流是🎙:高压电流, 会引起被试疼痛和头皮肌肉收缩🪫, 所以这个技术在当时没有得到广泛的关注(Merton & Morton, 1980)。
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直到20世纪90年代, 随着经颅磁刺激技术的流行, 同样非侵入性的电流刺激技术重新进入研究者们的视线。
在21 世纪初, Nitsche和Paulus (2000)运用经颅直流电刺激(transcranial direct current stimulation, tDCS)作用于人类的运动皮层, 发现了皮层在微弱的电刺激(≤ 1 mA)前后兴奋性的变化(Nitsche & Paulus, 2000)。从那之后, 由于TES对神经活动进行直接调控的可能性以及它对大脑皮层的无创性, TES成为近十几年来认知神经科学研究中的一个热点。
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TES技术的历史较长, 但操作并不复杂。它是通过两个或多个电极, 将特定模式的低强度电流持续作用于大脑皮层, 以调控大脑神经活动。在TES对视觉功能调控的研究中, 一般把主要电极片安放在Oz处, 参考电极于Cz处(见图1a), 常见的电极片面积在25 cm2到35 cm2之间。也有研究者为了提高电流的空间聚焦, 使用9 cm2或更小的电极片。电刺激的电流强度在0.1 mA到2 mA之间, 持续时间一般为3分钟到30分钟。

根据电刺激所使用电流的不同模式, TES主要分为：
经颅直流电刺激(tDCS),
经颅交流电刺激(transcranial alternating current stimulation, tACS)
经颅随机电刺激(transcranial random noise stimulation, tRNS)。
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其中研究得比较早、比较多的是tDCS。tDCS使用的电流是直流电, 它起作用的主要参数包括作用位置、电极极性、电流强度和刺激时间, 见图1b。
两种极性的TDCS效果通常相反：
阳极经颅电刺激(A-tDCS)被认为能够提高大脑皮层的兴奋性,
阴极经颅电刺激(C-tDCS)则会降低兴奋性。
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tACS使用的电流为交流电, 它的主要参数为交流电的频率和电流强度, 见图1c。不同频段的tACS被认为与皮层自发的神经振荡相互作用, 从而影响皮层功能(Herrmann, Strüber, Helfrich, & Engel, 2016)。tRNS相比tACS不同的地方在于所使用的交流电频率是在一个范围内随机的。有研究发现, 10分钟的tRNS刺激就能引起长达60分钟的神经兴奋性(Terney, Chaieb, Moliadze, Antal, & Paulus, 2008)。

TES与光幻视阈值(Phosphene Threshold, PT)
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对基于TMS测量的PT的调控, 提示了TES对视觉皮层兴奋性的有效性。TES调控PT的研究, 刺激位置一般是枕叶区, 目前主要结论是TES能够有效调控基于TMS测量的PT值, 但调控效果视TES的类型和参数而定。
tDCS以特定极性的方式有效调控PT。Antal, Kincses, Nitsche和Paulus (2003a)首次考察了tDCS作用于初级视觉皮层的前后对PT的影响。研究中采用5 Hz的短频磁刺激(TMS)作用于被试的初级视觉皮层V1来测试PT。
电刺激条件有阴极、阳极和虚假tDCS三种。刺激电极放置在Oz, 参考电极在Cz。9个正常成年被试在接受电刺激前、刺激后、10分钟后和20分钟后4个时间点进行PT测试。
结果发现, 在刺激之后和10分钟时, C-tDCS显著提升PT, 而A-tDCS则显著降低了PT。
提示C-tDCS降低了皮层兴奋性, 而A-tDCS提高了皮层兴奋性(Antal et al., 2003a)。
Antal等人(2003b)还考察了tDCS对移动PT (moving PT)的影响。研究中使用TMS作用于被试左侧或右侧V5测得移动PT。
结果发现, 在刺激之后和10分钟时, C-tDCS显著提高而A-tDCS降低了PT。提示tDCS作用于V1能有效调控移动PT(Antal et al., 2003b)。
tACS在特定频率时能够有效调控PT。Kanai, Paulus和Walsh (2010)考察了tACS对视觉皮层兴奋性的影响。研究中在使用不同频率的tACS (5, 10, 20和40 Hz)刺激于枕叶区时, 采用单脉冲TMS测量PT。
结果发现, 20 Hz的tACS在刺激过程中降低了PT, 即提高了视觉皮层的兴奋性, 其他频率的tACS对PT没有影响(Kanai et al., 2010)。

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🎙TES与视野(Visual Field, VF)
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视野是指人的头部和眼球不动的情况下, 眼睛观看正前方物体时所能看得见的空间范围, 是一项基本的视觉功能(Smythies, 1996)。
一般通过静态视野计和动态视野计来测量视野。视觉通路上任何一处病变都会导致视野缺损(Kasten et al., 1999)。视野缺损是指视野范围内普遍或局部的视敏度的缺失, 可能表现为视力减退、视物不清、偏盲等。
TES用于研究视野恢复的主要针对人群是视野缺损病人, 目前主要的结论是TES能够有效增大视野缺损病人的视野范围, 但不同刺激模式的效果不一样。

谢谢兄分享，