经颅直流电刺激(tDCS)似乎能增强阿尔茨海默病(AD)患者的认知功能。因此,在过去的二十年里,使用tDCS治疗AD的研究数量有所增加。研究旨在定量评估tDCS在改善AD患者认知功能方面的作用,系统检索了到2021年5月之前的文献。研究设计标准为评估阳极或阴极tDCS对AD患者认知功能的影响的假对照试验,关注的结果变量是tDCS对不同认知领域的影响,包括记忆、注意力和整体认知功能。最后,对13篇论文(14项不同研究)含211例不同程度AD的患者进行了meta分析。结果显示,tDCS对AD患者注意力的影响不显著(标准测量误差为0.425、95%CI为[−0.254 1.104],p=0.220。但对一般认知指标(1.640SMD、95%CI[0.498、0.782],p<0.000)和记忆(1.031SMD,95%CI[0.782 2.498],p<0.000有显著的积极影响。AD患者的记忆和一般认知功能都得到了改善。然而,所有子领域研究的异质性都很高,比如注意(x2= 22.810, T2= 0.552, d.f.= 5, I2=78.80%,p<0.000),一般认知能力(x2= 96.29, T2= 1.727, d.f.= 10, I2=89.61%,p<为0.000),记忆(x2= 7.253, T2= 0.085, d.f.= 5, I2=31.06%,p=0.203)。由于研究数量少和数据异质性高,在确定tDCS真的对AD治疗效果之前,仍需要更多使用标准化参数测量的、高质量的研究。
1.简介
阿尔茨海默病(AD)是一种进行性神经退行性疾病,是老年人老年痴呆最常见的原因。据报道预计到2030年,全球将达到6570万的AD患者。然而,AD药物被证明对患者产生不良影响,而且目前还没有建立治疗策略来治疗大多数类型的痴呆,所以替代治疗方法被需要。经颅直流电刺激(tDCS)是一种无创的神经调节方法,具有安全、可耐受、无痛、经济、易于使用的特点。此外,tDCS的另一个优点是它可以在家里完成,遍及性更强。tDCS通过位于头皮上的两个或多个电极提供弱电流,通常在1到2 mA之间。这种电流通过头皮、颅骨和脑脊液,在大脑中产生一个微弱的电场。一直以来研究者认为阳极tDCS导致神经膜去极化,阴极tDCS导致超极化。然而,最近的证据表明tDCS对记忆的影响可能是通过刺激头皮上的颅神经和颈神经,然后向大脑提供输入,并引起神经调节效应。一些临床试验表明,tDCS可以改善AD患者的特殊认知功能。研究发现,对左侧背外侧前额叶皮层(DLPFC)或双侧颞顶叶区单次或重复给予tDCS可改善AD患者的认知功能。随着这些结果,两项荟萃分析发现,阳极tDCS应用于额下皮层、额下回或DLPFC可以改善健康成年人的认知功能,特别是当给予高电流强度和密度时。此外,研究表示tDCS对老年人的认知增益显著好于年轻人。但是这些发现不是普遍一致的,也有相反的结果。已有的荟萃分析结果表示,tDCS对AD的认知功能改善有限,但主要对比分析的是AD相对于其他类型的痴呆。所以,本研究通过系统和荟萃分析进行无偏差的总结,有助于理解临床前和临床实验结果之间的差异。
2.方法
1)数据库:过PubMed、scopus和Web科学网站独立搜索了文章的标题和摘要
2)关键字:(a)经颅直流电刺激、tDCS、经颅电刺激、tES (b)认知、记忆、注意力、学习 ©AD和痴呆
3)日期:至2021年5月前
4)过滤要求:病例对照类型或随机对照试验的全文英文研究
入选标准:有标准化诊断证明的AD患者;干预手段在特定皮质区域的单次或多次阳极或阴极tDCS,对照条件在同一皮质区域的单次或多次假tDCS;比较结果包括基线到干预后的认知量表测量,整体认知或任何认知领域的任何变化。排除:体内、体外(原代培养 或细胞系)、体外研究以及使用tDCS以外的干预措施或AD以外的患者,如 MCI和额颞叶痴呆被排除在本研究之外。
提取数据:作者、发表年份、刺激类型和特征(包括电极位置、电流强度、电极大小、 刺激时间和会话次数)、神经行为结果(平均结果和标准差(SD)或平均标准误差(SEM))。
3.结果
相关文献一共搜索到323条,通过筛选,最终保留13篇论文(包含14项研究),共211名不同程度的AD患者。这些患者都是在用药的同时辅助于tDCS治疗。颞叶和背外侧前额叶 (DLPFC)(12/14)最为常见,其次是颞顶叶和额颞叶皮质(2/14)。tDCS多数使用2 mA强度,一些研究使用了1.5 mA的强度。刺激时间在 13~30 min之间。几乎一半的研究使用了20分钟的方案(6/14),有两项研究中进行了单阶段tDCS,其余的多阶段为3次或者8个月内的刺激。
具体meta结果总结如下图表
4. 见解
研究中发现阳极tDCS(atDCS)刺激DLPFC和左侧颞叶皮层对再认记忆和工作记忆有积极作用,长期效果对视觉再认记忆也有显著作用。atDCS刺激在AD患者颞顶叶对文字再认记忆也有改善作用。其他研究也发现阴极(ctDCS)能抑制AD的文字再认记忆,这种作用可以在刺激后持续30分钟。但是也有研究表示ctDCS能提升工作记忆,能提升P200的幅度以及前额300-500ms的theta波幅度。研究表示长期或短期的tDCS的效果都显著,特别是6个月的在家治疗(刺激DLPFC)能提升MMSE评估的一般认知能力以及言语能力,但是不能提升延迟再认任务。也有研究发现对40名中等程度的AD患者6次治疗刺激DLPFC却没有改善其一般认知能力以及神经心理症状。值得注意的是,tDCS的效果和重复治疗次数直接相关的,大多数文章至少有10个疗程。
影响tDCS的因素有很多,主要是由于认知功能测量的误差以及tDCS的参数差异。以往meta分析研究没有对认知功能进行具体的分类,本文分析对此做了进一步分类。但是,对于许多个体的差异比如颅脑结构差异、皮下脂肪厚度、灰质结构等等都会影响电流分布,特别是AD患者还存在不同情况的脑萎缩。所以,为了评估效果,个体化差异也是要考虑的。
最后,tDCS对AD患者认知改善的机制可能解释为tDCS调节了两类脑通路,即经颅和经皮通路。经颅通路的支持假设是tDCS可以通过改变膜电位影响突触或非突触后效应、脑血流量、神经元和脑耦合活动等。由于AD 患者的神经活动和脑血流量已经发生改变,所以tDCS在AD患者身上可能存在与正常大脑不同的效应。增强皮层兴奋性可能是tDCS刺激DLPFC和颞顶叶对AD记忆改善的一个重要机制。经皮通路主要是对外周神经的激活,比如三叉神经和枕大神经。这些交互神经能传达到脑干区,网状结构以及上投网状激活系统,其中,蓝斑核起着关键的作用。由于最近研究也表示tDCS可以共同激活颅部和颈部神经,调节注意、感觉拮抗以及记忆形成和提取,因此推测本meta分析得到的结果更支持tDCS对头皮外周神经共激活作用。
5.总结
由于刺激方法的异质性和效应转化,本研究统计结果并不代表使用 tDCS 治疗 AD 患者的认知功能障碍的效果程度,但研究表示我们仍然需要进行更大规模、良好设计的研究。研究建议,进一步的研究应改进实验,控制tDCS周围神经共刺激的条件,分离 tDCS 对 AD 的经颅和经皮影响;在将tDCS视为AD的有效治疗方法之前,则需要进行其他精心设计的双盲临床试验。
参考文献:A systematic review and meta-analysis of transcranial directcurrent stimulation effects on cognitive function in patients with Alzheimer’s disease