Cơ chế và hiệu ứng của sự kích thích trực tiếp xuyên sọ (tDCS)

trừu tượng

Văn phòng nghiên cứu khoa học của Không quân Mỹ đã triệu tập một cuộc họp của các nhà nghiên cứu trong lĩnh vực khoa học thần kinh, tâm lý, kỹ thuật và y học để thảo luận các vấn đề bức xúc nhất đang đối mặt với nghiên cứu đang diễn ra trong lĩnh vực kích thích trực tiếp xuyên sọ (tDCS) và các kỹ thuật liên quan. Trong nghiên cứu này, chúng tôi trình bày các ý kiến ​​được chuẩn bị bởi những người tham gia cuộc họp, tập trung vào các lĩnh vực nghiên cứu, mục tiêu ngay lập tức và tương lai nhất cho lĩnh vực này, và tiềm năng cho lý thuyết hormone để thông báo cho nghiên cứu tDCS. Các cân nhắc khoa học, y tế và đạo đức hỗ trợ việc thử nghiệm tDCS liên tục trong các quần thể khỏe mạnh và lâm sàng, miễn là các giao thức tốt nhất được sử dụng để tối đa hóa sự an toàn. Bất kể nhu cầu nghiên cứu đang diễn ra, các ứng dụng đầy hứa hẹn bao gồm tăng cường cảnh giác / chú ý ở những người tình nguyện khỏe mạnh, có thể đẩy nhanh việc đào tạo và hỗ trợ học tập. Thông thường, tDCS được sử dụng như là một trợ giúp cho các nhiệm vụ đào tạo / phục hồi chức năng với mục tiêu chuyển đổi trái trong các đường cong hiệu quả học tập / điều trị. Mặc dù các thử nghiệm là đáng khích lệ, nhưng việc làm sáng tỏ các cơ chế cơ bản của tDCS sẽ đẩy nhanh quá trình xác nhận và chấp nhận. Để đạt được mục đích này, các dấu ấn sinh học (ví dụ, chẩn đoán lâm sàng và phát hiện từ các mô hình động vật) có thể hỗ trợ các giả thuyết liên kết các cơ chế thần kinh và các tác động hành vi. Liều dùng có thể được tối ưu hóa bằng cách sử dụng các mô hình tính toán của dòng chảy hiện tại và sự hiểu biết về liều lượng. Cả hai dấu ấn sinh học và liều lượng nên hướng dẫn các can thiệp cá nhân với mục tiêu giảm sự thay đổi. Thông tin chi tiết từ các miền năng lượng được áp dụng khác, bao gồm bức xạ ion hóa, kích thích từ xuyên sọ và điều trị bằng laser (ánh sáng) ở mức độ thấp,

Giới thiệu và Bối cảnh: Kích thích não và Hormesis (Walter J. Kozumbo)

Trong một số năm, Văn phòng Nghiên cứu Khoa học Không quân Hoa Kỳ (AFOSR) đã hỗ trợ nghiên cứu để làm sáng tỏ và tham gia các cơ chế não có thể củng cố sức khỏe và hiệu suất. Phù hợp với nghiên cứu nãomới được công bố thông qua việc thúc đẩy sáng kiến ​​công nghệ thần kinh sáng tạo, những nỗ lực hiện tại tập trung vào việc phát triển, sử dụng và đánh giá các công cụ và kỹ thuật can thiệp khai thác các phương pháp tiên tiến trong kỹ thuật sinh học kết hợp với sinh học, hóa học, vật lý và nhận thức khoa học. Nguyên tắc cơ bản của phương pháp này là sự cần thiết cho các kết quả xác định và một sự hiểu biết lặp lại chi tiết hơn về các cơ chế vốn có trong các phương pháp mới này.

Các vòng lặp hiện tại của công nghệ thần kinh, bao gồm các kỹ thuật thần kinh như kích thích trực tiếp xuyên sọ (tDCS), cho thấy khả năng đáng kể như các phương thức độc lập để điều trị rối loạn thần kinh và cải thiện hiệu suất nhận thức thần kinh. Ngoài ra, nhiều kỹ thuật này có thể được sử dụng thay cho hoặc song song với các can thiệp khác, bao gồm các tác nhân dược lý, đào tạo nhận thức và hành vi, v.v. Lý tưởng nhất, việc sử dụng những kỹ thuật mới này sẽ tăng cường hiệu lực và hành vi mạnh mẽ cho phép chuyển đổi trái trong đường cong phản ứng liều (DR) và làm giảm tác dụng phụ nặng nề và có hại của các phương pháp điều trị truyền thống.

Làm thế nào các công nghệ thần kinh khác nhau phát huy tác dụng của chúng và cơ chế tiềm ẩn có thể được hiểu rõ hơn và được khai thác có tầm quan trọng chủ yếu để tiến tới các phương pháp điều trị tích hợp. Một lĩnh vực nghiên cứu có thể cung cấp một khuôn khổ để làm thế nào để di chuyển lĩnh vực kích thích não về phía trước là lĩnh vực của hormone. Hormesis là một mô hình DR trình bày một thay thế cho hai mô hình DR đơn điệu hiện đang được sử dụng trong việc đánh giá rủi ro sức khỏe, cụ thể là mô hình ngưỡng không tuyến tính (LNT) và mô hình ngưỡng. ^1- 3 Theo mô hình LNT, một đáp ứng độc hại được tạo ra ở bất kỳ mức liều nào - dù nhỏ đến cỡ nào và tỷ lệ thuận với liều lượng. Trong mô hình ngưỡng, độc tính chỉ kết quả từ liều vượt quá một số giá trị ngưỡng, trong khi liều lượng dưới ngưỡng không mang lại hiệu quả nào cả. Như là hai pha, hormon duy nhất phục vụ như là một thay thế cho hai mô hình đơn điệu này. Nó được đặc trưng không chỉ bởi phản ứng độc hại với liều cao và phản ứng với liều rất thấp (tương tự như LNT và mô hình ngưỡng, tương ứng) mà còn bởi kích thích và (thường) phản ứng với liều ở mức dưới ngưỡng độc tính 

Hình 1. Sơ đồ của 3 mô hình phản ứng liều độc hại chính, LNT, ngưỡng và hormone được minh họa ở trên. Các đáp ứng độc hại đối với việc tăng liều độc chất giả định được biểu diễn dưới dạng phần trăm các biện pháp kiểm soát không được điều trị. Lưu ý rằng các ngưỡng ngưỡng cho cả ngưỡng và mô hình hormon đều giống nhau (ở liều 5) và chỉ mô hình hormon thực sự mô tả việc giảm độc tính (tác dụng có lợi) xảy ra trên một phần phạm vi dưới ngưỡng (ví dụ, giữa các liều 1 và 5). LNT cho biết tuyến tính không có ngưỡng.

Các tài liệu khoa học chứa hàng ngàn ví dụ chứng minh tác dụng kích thích và lợi ích gây ra bởi liều dưới ngưỡng của nhiều loại chất độc hại, bao gồm bức xạ ion hóa, hóa chất, ánh sáng và thậm chí cả dòng điện. Do đó, không giống như các mô hình LNT và ngưỡng, mô hình kích thích tố có một thành phần kích thích duy nhất có thể chứng minh hữu ích trong việc dự đoán và giải thích sự xuất hiện của các đáp ứng có lợi cho các phương pháp điều trị với dòng điện ở liều thấp, dưới ngưỡng, chẳng hạn như đang được sử dụng trong sự phát triển tDCS và các công nghệ thần kinh khác. ^4 , 5Trong trường hợp đặc biệt của tDCS, đặc điểm DR của nó được gọi là rất giống với kích thích tố kích thích tố điển hình, liên kết hai kích thích và gợi ý rằng tDCS đơn giản chỉ là một biểu hiện cụ thể của hiện tượng tổng quát hơn của hormon. Trong trường hợp của cả hai tDCS và kích thích tố điển hình, liều lượng đủ nhỏ để được coi là an toàn (độc tính) và đáp ứng rất thường xuyên (nhưng không phải luôn luôn) được coi là có lợi. Do các phản ứng có lợi trong mỗi trường hợp thường có cường độ (biên độ) và dễ bị che khuất bởi biên độ cơ bản, nên các quy trình nghiên cứu DR cho cả tDCS và kích thích tố điển hình đòi hỏi sức mạnh thống kê lớn hơn (cỡ mẫu lớn hơn) và ít biến thiên hơn giữa các quần thể thử nghiệm tính đồng nhất), tăng cường độ nhạy và, do đó,^6 , 7 Những điểm tương đồng như vậy trong các đặc tính DR dường như chỉ ra rằng các đáp ứng tDCS gây ra rất có khả năng gây hoóc môn.

Mặc dù ban đầu không được biết đến nhiều và cũng rất gây tranh cãi, khái niệm về hormon đã trở nên được công nhận rộng rãi hơn và đã được cộng đồng khoa học chấp nhận. Điều này phần lớn là do những nỗ lực nghiên cứu của Edward Calabrese và nhiều cộng tác viên của ông tại Đại học Massachusetts ở Amherst. Trong 20 năm qua, Calabrese và cộng sự đã tạo ra hai cơ sở dữ liệu quan hệ hormon, một cho bức xạ ion hóa và một cho hóa chất (chứa hơn 10.000 ví dụ về hormon hóa học) và đã sử dụng chúng để đánh giá và xác nhận các khía cạnh khác nhau của hormon. ^7- 9 Trong hơn 150 ấn phẩm được xem xét ngang hàng, họ đã chỉ ra rằng khái niệm hoóc môn áp dụng cho nhiều loại kích thích khác nhau (ví dụ, hóa chất, bức xạ ion hóa, nhiệt, áp suất, vv), chức năng trên tất cả các loài động thực vật và tất cả các cấp của tổ chức sinh học (từ tế bào cho toàn bộ sinh vật), và ảnh hưởng đến một loạt các điểm kết thúc sinh học. Các nghiên cứu phân tích thống kê thận trọng cho rằng ít nhất 40% tất cả các hóa chất đều là hoóc-môn và mô hình DR mặc định thực sự là trong thực tế là hormon. ^10- 14 Đánh giá định tính và định lượng chỉ ra rằng liều hormon tối ưu cho các tác nhân độc hại xảy ra ở liều thấp và luôn ở dưới ngưỡng độc tính. ³ cơ chế đã được ghi nhận cho hàng trăm phản ứng nội tiết tố, ³ và một sách giáo khoa độc lập phổ biến hiện nay tham khảo và mô tả nội tiết tố như là một thay thế hợp pháp cho các mô hình DR hiện tại. ¹⁵ Hơn nữa, Calabrese gần đây đã cho thấy ^16 , 17rằng các phản ứng thích ứng và điều kiện tiên quyết, được các cộng đồng khoa học và y tế chấp nhận và sử dụng rộng rãi vì lời hứa tuyệt vời của họ trong điều trị và phòng ngừa bệnh, đơn giản là biểu hiện của hormon. Phát hiện quan trọng này nhấn mạnh sự hình thành hormon như một khái niệm cơ bản trong việc hiểu các hiện tượng DR, mang lại sự tin cậy hơn cho tính xác thực và tiện ích của mô hình hoóc-môn, và quan trọng nhất là đề xuất khai thác hormone (và kiến ​​thức về giai đoạn kích thích). can thiệp mới, chẳng hạn như tDCS, để sử dụng trong việc chữa bệnh và phòng ngừa các bệnh về thể chất và tinh thần, cũng như trong việc tăng cường các chức năng nhận thức bình thường.

Các bức xạ ion hóa thấp cũng được biết là kích thích các đáp ứng có lợi (hormon), ¹⁸ cho thấy khả năng các bức xạ nonionizing thấp, chẳng hạn như bức xạ ánh sáng, tần số vô tuyến và điện từ có thể gợi lên các phản ứng có lợi tương tự (hormon). Thật vậy, bằng chứng hiện đang xuất hiện trong các tài liệu hỗ trợ ý tưởng rằng bức xạ nonionizing ở liều thấp có thể điều chỉnh phản ứng sinh học trong tế bào. ^19- 23 Theo quan điểm về khả năng thú vị này, và thực tế là hiện tượng hormon đã được chứng thực hóa chất và bức xạ ion hóa, AFOSR đã khởi xướng nghiên cứu mới để khám phá các hiệu ứng hormon có thể có của bức xạ không ion hóa. Nghiên cứu này bao gồm (1) sự phát triển của một cơ sở dữ liệu quan hệ tại Đại học Massachusetts về sự kích thích không bức xạ gây ra và (2) điều tra động vật và con người tại Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Không quân ^24 , 25để khám phá các hiệu ứng hành vi và nhận thức gây ra bởi một dạng bức xạ phiion đặc biệt, kích thích điện xuyên sọ (tES). Vì tES có thể được sử dụng cho não như dòng điện xoay chiều, dao động hoặc trực tiếp, Air Force đã chọn sử dụng dòng điện trực tiếp trong các nỗ lực nghiên cứu ban đầu của nó kể từ ngày hầu hết các nghiên cứu cơ bản và ứng dụng trong khu vực tES được tiến hành bằng công nghệ tDCS. ⁶

Kích thích trực tiếp xuyên sọ đã được sử dụng để nghiên cứu ảnh hưởng của liều thấp của dòng điện lên hành vi điều chỉnh, nhận thức và hiệu suất ở động vật và con người và trên cơ chế phân tử và tế bào theo đó những hiệu ứng này có thể được trung gian. Ảnh hưởng của tDCS đến việc cải thiện việc học ^26- 29 và bộ nhớ ^30- 32 và giảm nhẹ trầm cảm, ^33 , 34 cơn đau mãn tính, ^35 , 36 mệt mỏi, ³⁷ là ngay lập tức quan tâm đến Không quân. Ngoài ra, tDCS cũng đã được báo cáo để cải thiện thời gian hồi phục đột quỵ ^38 , 39 và triệu chứng của một số rối loạn tâm thần, ^40 , 41 cho thấy khả năng tiếp tục bệnh lý thần kinh liên quan đến quân sự, chẳng hạn như rối loạn căng thẳng sau chấn thương và chấn thương sọ não , có thể cung cấp các cơ hội khác để áp dụng công nghệ tDCS.

Hướng tới giải thích cơ chế: Câu hỏi chính

Hầu hết các nghiên cứu thực nghiệm trong lĩnh vực tDCS hiện đang tập trung vào các hiệu ứng hành vi và, như vậy, có xu hướng không giải quyết các cơ chế thần kinh liên quan đến việc trung gian các hiệu ứng này. Theo quan điểm của khoảng cách hiểu biết này, mục tiêu chính của cuộc họp lập kế hoạch không quân là phát triển một chiến lược nghiên cứu sẽ giúp làm sáng tỏ các cơ chế phân tử và tế bào cơ bản liên quan đến tDCS. TDCS dường như không độc hại và hiệu quả tối ưu ở những thế mạnh hiện tại không đáng kể (1-2 mA) cho thấy một cơ chế hoóc môn có thể có. Kết quả là, kiến ​​thức thu được từ các cơ sở dữ liệu hormon mở rộng tạo cơ hội để tạo ra những hiểu biết, giả thuyết và hướng dẫn để mở rộng hiểu biết của chúng ta về các cơ chế tế bào và tế bào của tDCS. Đặc biệt, mô hình hormon cho thấy nghiên cứu tDCS trong tương lai có thể có lợi bằng cách xác định (1) liều kích thích tối ưu cho mỗi cá nhân (bao gồm tần số, cường độ, thời gian, đặc tính xung, vv), (2) để gợi lên phản ứng mong muốn và (3) các thành phần tế bào cụ thể làm trung gian cho phản ứng. Việc áp dụng các đề xuất nghiên cứu này sẽ hàm ý nhu cầu phát triển các dấu ấn sinh học để xác định liều điều trị tDCS tối ưu trên cơ sở cá nhân và một kỹ thuật / thiết bị để phân phối chính xác liều đo tới một khu vực cụ thể của não. và (3) các thành phần tế bào cụ thể làm trung gian cho phản ứng. Việc áp dụng các đề xuất nghiên cứu này sẽ hàm ý nhu cầu phát triển các dấu ấn sinh học để xác định liều điều trị tDCS tối ưu trên cơ sở cá nhân và một kỹ thuật / thiết bị để phân phối chính xác liều đo tới một khu vực cụ thể của não. và (3) các thành phần tế bào cụ thể làm trung gian cho phản ứng. Việc áp dụng các đề xuất nghiên cứu này sẽ hàm ý nhu cầu phát triển các dấu ấn sinh học để xác định liều điều trị tDCS tối ưu trên cơ sở cá nhân và một kỹ thuật / thiết bị để phân phối chính xác liều đo tới một khu vực cụ thể của não.

Cuối cùng, tầm nhìn và hy vọng là nghiên cứu tDCS - được kích hoạt bởi hormon - sẽ tạo ra các phương pháp điều trị có thể chấp nhận, không xâm lấn, an toàn, nhanh, và lâu dài và / hoặc tối ưu hóa các chức năng nhận thức và hành vi thần kinh, không giống như các tác nhân dược lý, có thể nhắm mục tiêu cụ thể mô và mạng thần kinh với tối thiểu hoặc không có tác dụng phụ có hại.

Để giúp thúc đẩy thảo luận liên quan đến các mục tiêu của cuộc họp lập kế hoạch Không quân, các câu hỏi sau đây được sử dụng để nhắc và hướng dẫn các cuộc thảo luận:

1. Trạng thái hiện tại của kiến ​​thức liên quan đến tDCS là gì?
2. Kiến thức mới sẽ nâng cao hiểu biết cơ học về tDCS là gì?
3. Những rào cản nào ngăn cản việc mua lại kiến ​​thức mới này?
4. Làm thế nào những rào cản này có thể được khắc phục hoặc loại bỏ?
5. Vai trò mô hình lý thuyết có thể đóng vai trò gì trong cơ chế hiểu biết?
6. Phương pháp tiếp cận lý thuyết và thực nghiệm được tích hợp như thế nào và làm thế nào để hội nhập như vậy được củng cố trong các nghiên cứu trong tương lai?
7. Cần thiết bị và nhu cầu nhân sự nào để nhận ra sự tích hợp như vậy?
8. Các yêu cầu về liều lượng được xác định như thế nào?

Cơ chế giả định của tDCS (Marom Bikson, Michael Nitsche)

Trong 15 năm qua, các nghiên cứu trên động vật và con người về các cơ chế cơ bản của tDCS ⁴² đã xác định một số tác động sinh lý chính, chẳng hạn như sự phân cực dưới ngưỡng của màng tế bào thần kinh ^43 ,44 và độ dẻo glutamatergic. Các hiệu ứng như vậy liên quan đến hoạt động của tế bào thần kinh tự phát phụ thuộc vào sự phân cực màng do DC gây ra ^45 , 46 và các hiệu ứng dẻo trong khu vực trên các mạng não. ^47, 48

Sự khắt khe của những thí nghiệm này đã thiết lập một cơ sở cho việc thiết kế các chiến lược can thiệp để tăng cường học tập và thực hiện và điều trị các rối loạn thần kinh tâm thần. Nhiều thử nghiệm lâm sàng dựa trên các thông số liều (1-2 mA, 20-30 phút) đã được chứng minh bằng thực nghiệm để tạo ra những thay đổi lâu dài trong kích thích não. Những nghiên cứu sinh lý thần kinh lâm sàng tương tự đã chỉ ra một chức năng DR không liên quan và tương tác với các nhiệm vụ liên tục và các tác nhân hóa học. ^49- 51 Dựa trên dữ liệu thực nghiệm, các lý thuyết đã được nâng cao để giải thích các cơ chế tDCS, mặc dù hiện tại chúng ta thiếu một khung giải thích đã được cộng đồng nghiên cứu tDCS chấp nhận. Thực tế, phần lớn các thử nghiệm với tDCS được hợp lý hóa đơn giản bằng cách đặt điện cực “trên” một vùng đích và giả sử dựa trên cực của điện cực (cực dương hoặc cực âm) mà “chức năng não” sẽ bị thay đổi (tăng hoặc ức chế). Lý do này bỏ qua sự phức tạp của liều tDCS, các vấn đề liên quan đến vật lý của dòng não, ⁵² mối quan hệ phức tạp giữa hoạt động vỏ não và hiệu suất, và xử lý chức năng nhận thức và bệnh cao hơn như “thang trượt” bắt nguồn từ 1 vùng não.

Vẫn còn một khoảng cách giữa các dữ liệu thu thập được về cơ chế tDCS ở động vật và con người ^{45 , 53 ,54} và sự phát triển của một khuôn khổ cơ học toàn diện mà giải thích cách tDCS có thể được tối ưu hóa (ví dụ như liều lượng, độ nét cao tDCS) ⁵⁵ cho một dấu hiệu cho cá nhân . ^{56 Các} phương pháp đáng tin cậy để dự đoán và sửa chữa cho sự khác biệt giữa các cá nhân đang thiếu. ^57 , 58

Các thử nghiệm lâm sàng (sử dụng nhiều liều) nên là một phần của nỗ lực liên tục để thu thập dữ liệu cho một mô hình cơ học. ^59 , 60 Trung tâm cho nỗ lực này là (1) công cụ mới (dấu ấn sinh học) để đo lường và chuẩn độ ảnh hưởng của tDCS ở cả động vật và con người, ^61 , 62 (2) một khuôn khổ để liên kết các phát hiện về phản ứng sinh lý thần kinh với tDCS. hành vi, và (3) định nghĩa các thực hành tối ưu sẽ đảm bảo khả năng tái tạo các hiệu ứng tDCS gây ra trong cả nghiên cứu và phiên dịch (lâm sàng và / hoặc cận lâm sàng, ví dụ, nghề nghiệp). ^63- 65

Các loại kích thích (Michael R. Hamblin, Michael Nitsche)

Một loạt các phương pháp kích thích não có thể được bắt nguồn, khác nhau về các đặc tính vật lý của quy trình cảm ứng. Thuật ngữ kích thích não “không xâm lấn” đề cập đến những kỹ thuật hoạt động trên sinh lý não mà không cần phẫu thuật liên quan đến cấy ghép điện cực (như não sâu, trực tiếp vỏ não, hoặc kỹ thuật kích thích màng cứng). Nhóm chính của kỹ thuật kích thích không xâm lấn ảnh hưởng đến chức năng não thông qua xung điện hoặc từ. Tuy nhiên, kích thích bằng laser, siêu âm xuyên sọ, và từ trường bổ cũng đã được chứng minh là ảnh hưởng đến sinh lý học của não.

Thông thường, các kỹ thuật kích thích chủ yếu tạo ra hoạt động của các tế bào thần kinh (kích thích suprathreshold) được phân biệt với những tác động chủ yếu gây ra hiệu ứng điều chỉnh đối với hoạt động thần kinh liên tục và kích thích (subthreshold). Nhóm thứ nhất bao gồm tES ngắn xung cường độ cao, kích thích từ xuyên sọ (TMS), liệu pháp electroconvulsive, và kích thích kết hợp ghép đôi (PAS). Nhóm thứ hai bao gồm các dạng cường độ thấp (ví dụ, vài mA) và duy trì (ví dụ, phút) tES, chẳng hạn như tDCS, kích thích dòng điện xoay chiều (tACS), và kích thích tiếng ồn ngẫu nhiên xuyên sọ (tRNS). Cường độ điện trường được tạo ra trong não bằng các kỹ thuật siêu ngưỡng thường là 2 đơn vị độ lớn trên ngưỡng dưới, ^{52 , 66- 70} cho phép kích hoạt các tiềm năng hành động. ⁷¹ Tuy nhiên, điều quan trọng là nhận ra rằng cái gọi là kỹ thuật suprathreshold cuối cùng ảnh hưởng đến hành vi của điều chế của mạng lưới nội sinh, ^72 , 73trong khi cái gọi là kỹ thuật dưới ngưỡng có thể ảnh hưởng sa thải trong hệ thống hoạt động. ⁷⁴ Để biết phân loại toàn diện các kỹ thuật tES, xem Guleyupoglu et al. ⁷⁵

Kích thích điện xuyên sọ sử dụng xung ngắn cường độ cao được giới thiệu vào năm 1980 và là kỹ thuật kích thích não không xâm lấn đầu tiên cho thấy thay đổi hoạt động trong vỏ não của con người. ⁷⁶ Một kích thích điện từ 300 đến khoảng 1000 V được áp dụng cho một vài mili giây qua da nguyên vẹn trong vùng mục tiêu. Kích thích đủ mạnh dẫn đến việc kích hoạt các tế bào thần kinh trong vùng đích. Một bất lợi của kỹ thuật kích thích này là nó cũng kích hoạt các cấu trúc kích thích trong da giữa các điện cực và đích, và do đó, sự kích thích này là tương đối đau đớn.

Vấn đề này bị phá vỡ bởi việc sử dụng TMS, gây ra dòng điện trong não thông qua cảm ứng từ dựa trên luật Faraday, được truyền qua một cuộn dây từ được đặt trên đầu. ⁷⁷ Quy trình này tương đối không đau. Gần đây, các giao thức kích thích tinh vi hơn đã được phát triển, cho phép kích hoạt tương đối có chọn lọc các nhóm phụ khoa thần kinh đặc trưng dược lý, chẳng hạn như glutamatergic, GABAergic, và các tế bào thần kinh cholinergic. ^78 , 79Ngoài các giao thức kích thích tạo ra sự kích hoạt cấp tính đơn thuần của các tế bào thần kinh đích, các giao thức kích thích đã được phát triển, dẫn đến sự thay đổi trong kích thích vỏ ngoài tồn tại lâu hơn kích thích (tức là, để tạo ra neuroplasticity). Một trong những kỹ thuật này là TMS lặp lại (rTMS), trong đó các chuyến tàu kích thích từ gây ra sự tăng cường dài hạn (LTP) - hoặc những thay đổi giống như trầm cảm trong sự kích thích thần kinh. Tương tự như các thí nghiệm trên động vật, kích thích chậm (tần số kích thích ≤ 1 Hz) gây ra sự giảm kích thích, trong khi kích thích tần số cao (> 1 Hz) gây ra những cải tiến kích thích. Gần đây, các kỹ thuật kích thích mới như kích thích θ-burst hoặc kích thích quadripulse đã được phát triển, nhằm tạo ra các hiệu ứng ổn định và lâu dài hơn. ⁸⁰

Một giao thức khác biệt về chất lượng là PAS. Trong nghiên cứu này, một kích thích thần kinh ngoại vi được kết hợp với một kích thích hệ thần kinh trung ương. Các giao thức tiêu chuẩn bao gồm cảm ứng dẻo vỏ não động cơ thông qua một sự kết hợp của TMS vỏ não động cơ và kích thích của một dây thần kinh ngoại vi của chi trên. Phụ thuộc vào sự xuất hiện đồng bộ hoặc không đồng bộ của cả hai kích thích vỏ động cơ được nhắm mục tiêu, giống như LTP (đồng bộ) hoặc giống như (không đồng bộ), được chia sẻ một số khía cạnh với độ dẻo phụ thuộc vào thời gian và đã được khám phá tốt trong các thí nghiệm động vật .

Kích thích bổ trợ với các dòng trực tiếp (ví dụ, tDCS) có thể được nhận biết từ các kỹ thuật kích thích dao động (ví dụ, tACS, tRNS). Tất cả các kỹ thuật kích thích này bao gồm định vị ít nhất 2 điện cực kích thích trên cơ thể; đối với các giao thức kích thích não, ít nhất một trong các điện cực được đặt trên đầu. Nói chung, điện cực là tương đối lớn (giữa 25 và 35 cm ² ), và cường độ kích thích khác nhau giữa 1 và 3 mA. ⁸¹ Tuy nhiên, các giao thức mới bao gồm tiêu cự hơn (ví dụ, độ nét cao tDCS) hoặc kích thích mạng bằng cách sử dụng nhiều điện cực mục tiêu có sẵn. ^52 , 82Hướng hoạt động tương ứng và sự thay đổi về tính kích thích phụ thuộc vào hướng dòng điện chạy liên quan đến định hướng thần kinh. Việc sử dụng tRNS với tần số từ 100 đến 600 Hz sẽ tạo ra các hiệu ứng thần kinh tương tự, theo đó phụ thuộc vào cường độ kích thích. ⁸³ Cho đến nay, vẫn chưa rõ liệu tRNS làm thay đổi hoạt động của não dao động. Sự thay đổi trong hoạt động dao động tự phát có thể được thực hiện thông qua tACS, mà trong các dải tần số chính của hoạt động não sinh lý không gây ra dẻo. Tuy nhiên, sự kích thích trong các dải tần số trên 100 Hz đến tần số kHz thấp đã được chứng minh là tạo ra độ dẻo giống như LTP. ⁸⁴

Liệu pháp ánh sáng gần hồng ngoại (tNIR) là một cách tiếp cận tương đối mới trong điều trị rối loạn não và có thể tăng cường chức năng nhận thức. ⁸⁵ Nó được bắt nguồn từ liệu pháp laser (ánh sáng) ở mức độ thấp (LLLT, còn được gọi là chế phẩm quang hợp), được nghiên cứu từ năm 1967 (xem Chung et al ⁸⁶ để xem xét). Liệu pháp laser (ánh sáng) ở mức độ thấp đã được sử dụng chủ yếu để kích thích chữa lành vết thương, giảm đau và viêm, và để bảo vệ mô có nguy cơ hoại tử. Cơ chế hoạt động của LLLT được cho là liên quan đến sự hấp thụ các photon màu đỏ hoặc gần hồng ngoại bởi cytochrome C oxidase (đơn vị IV của chuỗi hô hấp ty thể). ^87 , 88 Sự hấp thụ photon này có thể phân ly oxit nitric ức chế, ⁸⁹do đó cho phép hô hấp để tiếp tục không bị cản trở và adenosine triphosphate (ATP) tổng hợp để tăng lên. ⁹⁰ Các phân tử tín hiệu khác nhau được kích hoạt, bao gồm (nhưng không giới hạn) các loài oxy phản ứng, cyclic adenosine monophosphate (cAMP), nitric oxide (NO) và canxi

Hình 2. Cơ chế tác dụng của LLLT ở mức tế bào. Ánh sáng cận hồng ngoại (NIR) được hấp thụ trong ti thể, dẫn đến sự kích hoạt các đường tín hiệu (cyclic adenosine monophosphate [cAMP], các loại oxy phản ứng [ROS], NO) để kích hoạt các yếu tố phiên mã như yếu tố hạt nhân kappa B (NF -kB) và protein hoạt hóa 1 (AP1) (xem văn bản để biết chi tiết). LLLT chỉ ra liệu pháp laser (ánh sáng) ở mức độ thấp; NIR, gần hồng ngoại; ROS oxy phản ứng loài.

Tín hiệu ty thể ngược dòng cũng có thể đóng một vai trò quan trọng trong phản ứng với ánh sáng. ⁹² Nhiều yếu tố phiên mã đã được chứng minh là được kích hoạt và đã được đề xuất để giải thích các ảnh hưởng lâu dài của phơi sáng. ²⁰ Gần đây, các kênh ion nhạy sáng như các thụ thể thoáng qua kênh tiềm năng vanilloid đã được đề xuất để được tham gia vào các cơ chế di động của hành động LLLT. ⁹³

Việc sử dụng tNIR như một can thiệp bắt đầu với các nghiên cứu sử dụng LLLT sau khi bắt đầu đột quỵ ở các mô hình động vật. ⁹⁴ Kết quả đầy hứa hẹn trong 2 mô hình động vật khác nhau (chuột và thỏ) dẫn đến một loạt các thử nghiệm lâm sàng. ⁹⁵ Cuộc thử nghiệm đầu tiên đã thành công, ⁹⁶ thử nghiệm thứ hai có thành công hỗn hợp, ⁹⁷ trong khi thử nghiệm thứ ba không đạt được điểm kết thúc tạm thời của nó và do đó bị ngưng vì vô ích. ⁹⁸ Tuy nhiên, sự thành công tương đối của ít nhất một số nghiên cứu này đã khiến các nhà nghiên cứu tiếp tục điều tra về tác động của LLLT trong lao tố cấp tính trong các mô hình động vật. ⁹⁹Từ công việc như vậy, một số kết quả tích cực đã được báo cáo. Có bằng chứng xây dựng để hỗ trợ rằng tNIR có thể kích thích neurogenesis như được hiển thị bằng cách cảm ứng của các tế bào neuroprogenitor bromodeoxyuridine (BrdU) -pritive neuroprogenitor ở vùng răng giả và vùng subventricular của động vật thí nghiệm. ¹⁰⁰ Hơn nữa, có thể kích thích tNIR synaptogenesis hoặc neuroplasticity như thể hiện bởi tăng bài xuất của synapsin-1 trong vỏ não của những con chuột với TBI

Hình 3. Cơ chế tác động của tNIR trong não. Việc kích hoạt nhân tố phiên mã như được thảo luận trong Hình 1dẫn đến sự gia tăng các neurotrophins như BDNF dẫn đến neuroplasticity (synaptogenesis) và các neuron mới hình thành (neurogenesis). Neuroinflammation giảm. BDNF chỉ ra yếu tố thần kinh có nguồn gốc từ não; IL-1, interleukin 1; NGF, yếu tố tăng trưởng thần kinh; TNF-α, yếu tố hoại tử khối u α; tNIR, transcranial gần hồng ngoại.

Việc sử dụng tNIR hiện đang được nghiên cứu như là một cách tiếp cận có thể để điều trị rối loạn thoái hóa thần kinh như Alzheimer mất trí nhớ ¹⁰² và bệnh Parkinson, ¹⁰³ và nghiên cứu lâm sàng đang được tiến hành mà kiểm tra khả năng sử dụng tNIR để điều trị rối loạn tâm thần như trầm cảm nặng ¹⁰⁴ và nhận thức và ảnh hưởng tình cảm của TBI. ¹⁰⁵

Tuy nhiên, nó có thể là quá sớm để xem xét tNIR như là một hình thức kích thích não không xâm lấn theo cùng một cách như mô tả cho tDCS và rTMS. Dường như có một số điểm giống nhau cũng như một số khác biệt giữa các cách tiếp cận này. Các điểm tương đồng bao gồm thực tế là tNIR và tDCS và rTMS đã được sử dụng để nâng cao nhận thức trong các đối tượng bình thường (không được yêu cầu). Transcranial gần hồng ngoại đã được sử dụng để cải thiện trí nhớ ở chuột ¹⁰⁶ và cải thiện chức năng nhận thức ¹⁰⁷ và tâm trạng ¹⁰⁸ ở người tình nguyện khỏe mạnh. Cả hai kỹ thuật LLLT ^19 , 109 và tDCS ^{110 đều} xuất hiện để phát huy tác dụng kích thích tố. ¹¹¹Các tác dụng kích thích tố như vậy đã được chứng minh trong một nghiên cứu gần đây về tNIR cho TBI ở chuột: 3 phương pháp điều trị LLLT hàng ngày cho thấy kết quả tốt hơn về điểm số thần kinh và hiệu suất mê cung nước Morris so với điều trị đơn (4 giờ sau TBI) hoặc 14 phương pháp điều trị LLLT hàng ngày (1 ngày trong 2 tuần sau TBI). ¹¹² Như đã lưu ý trước đó, tNIR có thể kích thích yếu tố thần kinh có nguồn gốc từ não (BDNF) và synaptogenesis ở chuột, ¹⁰¹ nhưng hiệu quả rõ rệt nhất ở điều trị sau thời gian dài (4 tuần) sau điều trị tNIR.

Sự khác biệt giữa LLLT và tDCS bao gồm thực tế là có rất ít bằng chứng cho thấy tNIR tạo ra hoạt động thần kinh trực tiếp. Theo hiểu biết của chúng tôi, chưa có nghiên cứu nào cho thấy tNIR gây ra LTP hoặc LTD trong các lát não ex vivo. Rõ ràng là việc tăng cường nhận thức tDCS- và rTMS gây ra đã được nghiên cứu nhiều hơn những tác động tương tự do tNIR tạo ra. Tuy nhiên, chúng tôi tin rằng thật công bằng khi nói rằng cơ chế hoạt động của tNIR được hiểu rõ hơn so với cơ chế có thể tham gia vào tác động của tDCS. Rõ ràng, nghiên cứu sâu hơn sẽ được yêu cầu để làm sáng tỏ tốt hơn các cơ chế và hiệu quả tương đối của các phương pháp này trong việc tạo ra các kết quả nhận thức về thần kinh và hành vi.

Mô hình động vật (Ryan Jankord, Marom Bikson)

Như đã lưu ý trước đây, nó không phải là trong bất kỳ cách nào một ý tưởng mới lạ rằng hoạt động thần kinh có thể được điều chế bởi một lĩnh vực điện bên ngoài được áp dụng. Đã gần 60 năm trước Terzuolo và Bullock ¹¹³sử dụng các thụ thể bụng trong tôm càng và hạch tim của tôm hùm để nghiên cứu điều chế thần kinh bằng điện trường. Từ quan sát của họ, các tác giả kết luận rằng (1) các nơron hoạt động nhạy cảm với các điện trường nhỏ; (2) một điện trường tĩnh có thể thay đổi tần số bắn thần kinh; (3) điện trường cao hơn được yêu cầu để gây ra một tế bào thần kinh im lặng cháy hơn để điều chỉnh chức năng của một tế bào thần kinh hoạt động; (4) định hướng của điện trường liên quan đến hình thái học thần kinh (trục phân cực) xác định liệu bắn được tăng tốc hay bị ức chế; và (5) có một trục phân cực tối ưu và quay trục này thay đổi lượng điện trường cần thiết để tạo ra phản ứng tương tự.^{43 , 114 , 115}

Ngoài những tác động trực tiếp của kích thích điện, Bindman et al ¹¹⁶ đã chứng minh rằng một dòng điện phân cực giao cho ít nhất 5 phút dẫn đến những thay đổi lâu dài trong hoạt động khơi dậy và tự phát mà tiếp tục trong vài giờ. Các tác giả này lưu ý rằng “… có thể tạo ra một sự thay đổi lâu dài trong hoạt động của não bằng một sự thay đổi tạm thời rất nhỏ trong môi trường vật lý của các tế bào thần kinh.” Những thí nghiệm ban đầu này đã chứng minh rằng mô phỏng điện có ngay lập tức tác động lên hoạt động của tế bào thần kinh và cũng có thể gây ra các hiệu ứng tồn tại vượt quá sự ngừng kích thích điện. Yêu cầu duy trì (ví dụ, theo thứ tự phút) kích thích để tạo ra những thay đổi lâu dài thông báo các nghiên cứu của Nitsche và Paulus ¹¹⁷ và nhắc các giao thức tDCS hiện đại tiếp tục sử dụng sự kích thích bền vững.

Nhiều nghiên cứu tiếp theo với công trình của Terzuolo và Bindman đã góp phần vào sự hiểu biết hiện tại về cách chức năng thần kinh có thể được điều chế bằng các kích thích bên ngoài. Một lĩnh vực liên quan cụ thể là nghiên cứu về LTP, ¹¹⁸ một cơ chế mà theo đó tDCS được cho là điều chỉnh chức năng não. Các nghiên cứu về các lát não của động vật gặm nhấm trong ống nghiệm đã chứng minh rằng sự kích thích trực tiếp hiện tại có thể ảnh hưởng đến LTP ⁵³ và hiệu quả của sự kích thích trên LTP phụ thuộc vào N- metyl d-lactpartate và BDNF. ⁴⁵ Các nghiên cứu gần đây về thỏ đã chỉ ra rằng tDCS có thể điều chỉnh các cơ chế truyền liên hợp trước. ¹¹⁹Ngoài ra, dòng điện trực tiếp bền vững cũng đã được chứng minh là tạo ra những thay đổi cấp tính và lâu dài trong các dao động trong các lát não. ⁵⁴ Như vậy, nó sẽ trở nên quan trọng cho các nghiên cứu động vật để mô tả thêm cơ chế phân tử LTP tDCS gây ra và giải quyết cụ thể là dòng bền vững là cần thiết như thế nào kích thích cường độ thấp được khuếch đại và tại sao.

Một trong nhiều ưu điểm của mô hình động vật là những thay đổi hành vi có thể tương quan với các cơ chế thần kinh cơ bản và được dịch sang các quần thể lâm sàng. Ví dụ, nó đã được chứng minh rằng ứng dụng của tDCS trên vỏ não phía trước cải thiện trí nhớ làm việc và kỹ năng học tập trong các mô hình động vật gặm nhấm. ¹²⁰ Hơn nữa, tDCS tác động ảnh hưởng có lợi trên dẻo thần kinh và chức năng vận động trong các mô hình động vật gặm nhấm chấn thương đột quỵ, cho thấy ảnh hưởng trên cả hai cấu trúc và chức năng thần kinh. ¹²¹ Trong một mô hình chuột của rối loạn chức năng nhận thức, tDCS cũng đã được chứng minh để thúc đẩy sự phục hồi của hành vi vận động. ¹²² Những nghiên cứu này cho thấy những hiệu quả điều chỉnh đáng kể của tDCS và tăng khả năng tDCS có khả năng cung cấp các lợi ích điều trị trong một số bệnh tâm thần kinh, cũng như cải thiện hiệu suất trong nhiều nhiệm vụ nhận thức và hành vi thần kinh khác nhau.

Ảnh hưởng của tDCS đến chức năng nhận thức và hiệu suất (R. Andrew McKinley, James Giordano)

Có một số lượng lớn các tài liệu gợi ý rằng các kỹ thuật kích thích não không xâm lấn, bao gồm một số loại tES nhất định (ví dụ, tDCS và / hoặc tACS), có thể điều chỉnh hoạt động của não theo những cách mang lại lợi ích của nhận thức liên quan trực tiếp đến học tập, mua lại, và hiệu suất ^123- 125 (xem McKinley và cộng sự ¹²⁶ để xem xét). Một số lĩnh vực nghề nghiệp yêu cầu các nhà khai thác con người tham gia và / hoặc theo dõi các hệ thống thủ công và tự động hóa cao. Các nhiệm vụ lặp đi lặp lại và những nhiệm vụ đòi hỏi sự cảnh giác bền vững và sự chú ý đòi hỏi nỗ lực đáng kể để duy trì trong một thời gian dài. Con người không có kỹ năng đặc biệt trong việc duy trì cảnh giác lâu dài. Trên thực tế, một hiện tượng được gọi là "sự suy giảm cảnh giác", được đặc trưng bởi sự giảm tuyến tính về số lượng tín hiệu quan trọng được nhận biết theo thời gian hoặc tăng thời gian phản ứng, ¹²⁷ đã được ghi nhận trong tài liệu từ những năm 1960. ¹²⁸Tùy thuộc vào tần số của kích thích thị giác và kích thích mục tiêu, sự suy giảm này có thể được quan sát thấy trong ít nhất là 20 phút. ¹²⁹ Xu hướng này bỏ lỡ một số lượng lớn các tín hiệu hoặc mục tiêu quan trọng theo thời gian có thể có những hậu quả sâu sắc trong cả nghề dân sự và quân sự cần phải duy trì mức cảnh giác cao trong thời gian dài để bảo vệ cuộc sống của con người. kiểm soát các nhà khai thác, nhân viên an ninh, các nhà phân tích tình báo, sàng lọc hành lý, vv).

Các phát hiện gần đây ủng hộ tDCS có thể phù hợp để giảm thiểu khả năng nhận thức của con người cần thiết cho việc thực hiện các nhiệm vụ đòi hỏi sự chú ý lâu dài. Nelson et al ¹³⁰ cung cấp bằng chứng cho thấy tDCS áp dụng trên bên trái hoặc bên phải lưng bên trước trán (DLPFC) loại bỏ sụt lần cảnh giác trong một thử nghiệm nhiệm vụ 40 phút. Sự suy giảm cảnh giác thường đi kèm với sự suy giảm tuyến tính trong vận tốc lưu lượng máu bên trong động mạch não giữa bên trái hoặc bên phải. ¹²⁹ Nelson et al ¹³⁰ chỉ ra rằng tDCS suy yếu sự giảm sút này ở vận tốc lưu thông máu và tăng khu vực bão hòa oxy não.

Di chuyển vị trí anode từ vị trí da đầu trực tiếp qua trái DLPFC đến một vị trí đuôi hơn (ví dụ, trên trường mắt trước bên trái) đã tạo ra các hiệu ứng tương tự về hiệu suất cảnh giác. ¹³¹ Nghiên cứu này cũng trình bày bằng chứng cho thấy tDCS đã tạo ra những thay đổi về số lượng tử cung, chẳng hạn như tỷ lệ chớp mắt và tỷ lệ đóng mắt. Các tác giả kết luận rằng những thay đổi này là dấu hiệu của nhiều chuyển động của mắt và do đó phản ánh tìm kiếm kỹ lưỡng hơn của đối tượng (ví dụ, tăng sự chú ý đến) cảnh thị giác.

Những cải tiến về sự chú ý và tìm kiếm trực quan gần đây đã được hiển thị để nâng cao hiệu suất đa nhiệm. ¹³² Dữ liệu cho thấy tDCS dẫn đến sự gia tăng đáng kể về thông lượng (tức là số lượng kích thích mà người tham gia có thể trả lời) trong toàn bộ phạm vi các mức độ khó được kiểm tra. Khi kiểm tra hiệu suất trong các tác vụ riêng lẻ, các nhiệm vụ kiểm tra sự chú ý / cảnh giác đã được nâng cao ở mức độ lớn nhất. Các tác vụ như theo dõi và truyền thông âm thanh không thể hiện hiệu quả lớn. Do đó, các kết quả giúp củng cố ý tưởng rằng tDCS áp dụng trên DLPFC trái sẽ ảnh hưởng đến sự chú ý lâu dài.

Những ảnh hưởng của tDCS đối với cảnh giác cũng đã được quan sát trên các dòng thời gian dài hơn nhiều trong những người tham gia nghiên cứu bị mất ngủ. Sử dụng mô hình tDCS của Nelson và cộng sự, ¹³²McIntire và đồng nghiệp ³⁷ đã chứng minh rằng tDCS giảm thiểu sự cảnh giác giảm thiểu trong ít nhất 6 giờ — dài gấp 3 lần hiệu quả của caffeine. Ngoài ra, cả tDCS và caffeine đều dẫn đến những cải thiện về thời gian phản ứng và ít bị mất hơn trong một nhiệm vụ thời gian phản ứng đơn giản, cả hai đều rất nhạy cảm với sự mệt mỏi. Các báo cáo chủ quan cho thấy rằng những người tham gia nhận được tDCS có ít mệt mỏi và / hoặc buồn ngủ và nhiều năng lượng hơn sau khi kích thích so với những người nhận được sham tDCS. Một nghiên cứu tiếp theo đã kiểm tra những hiệu ứng này khi tDCS được áp dụng 10 giờ trước đó trong giai đoạn thiếu ngủ.¹³³ Các kết quả xác nhận rằng tDCS ngăn chặn sự suy giảm hiệu suất cảnh giác trong khoảng 6 giờ sau khi bắt đầu. Tuy nhiên, các hiệu ứng trên kích thích và tâm trạng đã được tìm thấy để tồn tại lâu hơn (ít nhất 24 giờ sau tDCS). Những phát hiện này cho thấy rằng có thể quản lý tDCS trước khi bắt đầu ca làm việc để cung cấp các lợi ích hiệu suất kéo dài trong suốt thời gian ca làm việc.

Những thay đổi kích thích xuyên sọ gây ra sự chú ý cũng được cho là ảnh hưởng đến việc học tập. Clark et al ¹³⁴ phát hiện ra rằng miền dương tDCS áp dụng trên một vị trí da đầu trong vòng bụng vỏ bên đào tạo điều kiện thuận lợi ngay trong một nhiệm vụ phát hiện mối đe dọa. Những người tham gia được yêu cầu xác định các mối đe dọa như dây dẫn chuyến đi và bóng bắn tỉa trong các thiết bị chiến đấu mô phỏng (tức là người lính tháo dỡ). Những phát hiện này, sau đó được nhân bản bởi Falcone và cộng sự, ¹³⁵ cho thấy những cải tiến trong hiệu suất phát hiện mối đe dọa tồn tại trong ít nhất 24 giờ sau tDCS. McKinley và cộng sự, ²⁹ sử dụng cùng một đoạn phim tDCS do Clark và cộng sự làm việc, ¹³⁴đã chứng minh việc học tập thuận lợi trong nhiệm vụ phát hiện mối đe dọa liên quan đến việc xác định các mối đe dọa trong hình ảnh radar khẩu độ tổng hợp mô phỏng. Cả hai Clark et al ¹³⁴ và McKinley et al ²⁹ thừa nhận rằng tDCS có thể điều chỉnh sự chú ý trong đào tạo, qua đó cải thiện việc học tập. Nói một cách đơn giản, càng có nhiều thông tin có thể được tham dự trong quá trình đào tạo, càng có nhiều thông tin có thể được mã hóa và sau đó được ghi nhớ. Tuy nhiên, thông tin tập trung vào sự chú ý không nhất thiết phải tham gia vào / bởi các quá trình của bộ nhớ. ^136 , 137 Bộ nhớ thủ tục cũng được chứng minh là có lợi từ tDCS áp dụng cho DLPFC bên trái. ¹³⁸

Những người tham gia được đào tạo để xác định mục tiêu là "bạn bè" hoặc "kẻ thù" trong một mô phỏng chơi trò chơi có tên "Tàu chiến chỉ huy" do Hải quân Hoa Kỳ phát triển. Nhiệm vụ yêu cầu người tham gia học một loạt các nút bấm phải được thực hiện nhanh chóng và theo đúng thứ tự để tối đa hóa điểm số của họ. Những người tham gia nhận được tDCS cathodal bên trái DLPFC trong quá trình hợp nhất bộ nhớ (tức là ngay sau khi luyện tập) thực hiện tốt hơn đáng kể 24 giờ sau các đối tượng nhận được tDCS hoặc tDCS anodal trên vỏ động cơ trong quá trình đào tạo. Hệ thống bộ nhớ không xác định và khai báo tương tác cạnh tranh ^139 , 140; do đó, người ta tin rằng tDCS cathodal giảm hoạt động trong các mạng não thường tham gia vào bộ nhớ khai báo (tức là DLPFC trái). Điều này, đến lượt nó, các hệ thống bộ nhớ thủ tục bị vô hiệu hóa trong quá trình hợp nhất.

Hiệu ứng hiệu suất nhận thức của tES phụ thuộc nhiều vào ngữ cảnh. ^{141 , 142 Đặc} điểm cá nhân (ví dụ, tuổi, giới tính, mức độ nội tiết tố, trạng thái não và kích thích mạng, và / hoặc giai điệu ức chế), cũng như các khía cạnh cụ thể của môi trường và nhiệm vụ, tất cả đều ảnh hưởng và có thể thay đổi phản ứng với điều hòa thần kinh không xâm lấn . ^{50 , 51 , 143 , 144} Điều quan trọng cần lưu ý khi xem xét làm thế nào tES có thể (a) phụ thuộc vào trạng thái não có hiệu lực; (b) ảnh hưởng khác biệt đến các nút và mạng thần kinh hoạt động trong học tập, trí nhớ, cảnh giác và sự chú ý; và (c) được sử dụng và sử dụng trong các thiết lập thực tế để tạo thuận lợi và tối ưu hóa các chức năng nhận thức và hành vi này.

Hiểu cách tES tham gia và ảnh hưởng đến chức năng thần kinh là quan trọng đối với sự phát triển của các phương pháp được cải thiện. Một số cơ chế giả định về những thay đổi về hành vi và hiệu suất tDCS đã được đề xuất. Nó đã được giả định rằng tDCs anodal ảnh hưởng đến hoạt động trao đổi chất não, dựa trên các nghiên cứu đã cho thấy tăng glutamate, glutamine, và N- acetyl aspartate (NAA) được sản xuất trong locus vỏ não cả hai gần và ngược lại để áp dụng 2,0 mA tDCS (30- điều trị phút). ^{145 Các} tác động não không phổ biến, toàn cầu cũng đã được mô tả. ¹⁴⁶ Bởi vì các mô hình tDCS được mô tả bởi McKinley và cộng sự, ²⁹ Nelson và cộng sự, ^130 , 132 và McIntire et al^{37 đã} sử dụng vị trí cathode ngoại vị trên biceps đối phương, có khả năng và thậm chí có khả năng xảy ra hiện tại hoặc phát sinh một ngoại vi đến hiệu ứng trung tâm và / hoặc hoạt động điều chế trong các vùng của thân não, bao gồm cả hạt nhân tế bào hình tam giác, do đó gây tăng supraspinal hoạt động noradrenergic. Nó đã được suy đoán rằng các tương tác glutamatergic – noradrenergic (ví dụ, khuếch đại glutamate của các hiệu ứng noradrenergic) có thể liên quan đến việc gợi ra “các điểm nóng” vỏ não biểu thị các chức năng nút và mạng quan trọng đối với sự chú ý, học tập và trí nhớ. ¹⁴⁷ Cũng có thể là các hiệu ứng neuromodulatory liên quan đến việc kích hoạt các cơ chế glial.

Ứng dụng của tDCS trên vỏ động cơ bên phải gây ra một sự gia tăng đáng kể trong bất đẳng hướng phân đoạn (FA) trong fasciculus dọc phía dưới bên phải và viên nang bên phải bên phải nằm bên dưới cực dương. Sự thay đổi trong FA là do sự thay đổi về hướng tâm, nhưng không phải là trục, khuếch tán. Sự thay đổi này trong FA có thể là do sự biến đổi của chất trắng (ví dụ, sự thay đổi trong quá trình myelination). Tăng cường myelination có khả năng sẽ cải thiện hiệu quả truyền tín hiệu trong và giữa các nút trong mạng thần kinh ¹⁴⁸ (một cuộc thảo luận chi tiết hơn về cơ chế giả định của tES được cung cấp ở đâu đó trong bài báo này).

Tóm lại, các nghiên cứu nói trên gợi ý một vai trò đầy hứa hẹn của tES trong tối ưu hóa hiệu suất của con người. Nghiên cứu sâu hơn sẽ được yêu cầu để xác định chính xác hơn các biến cá nhân và môi trường tương tác như thế nào ảnh hưởng đến kết quả, khả năng tồn tại và giá trị của các phương pháp điều hòa thần kinh cụ thể.

Các ứng dụng lâm sàng của tDCS và tầm quan trọng của các cơ chế làm sáng tỏ (Roy Hamilton, Vincent P. Clark)

Những năm gần đây đã chứng kiến ​​sự bùng nổ sự quan tâm trong các ứng dụng lâm sàng của tDCS, bao gồm nhưng không giới hạn ở các lĩnh vực thần kinh, tâm thần, vật lý trị liệu và quản lý đau. ⁴² Những lợi thế thiết thực của việc sử dụng tDCS như một liệu pháp có thể thấy rõ - nó có vẻ an toàn và có thể chấp nhận được, rẻ tiền, hoạt động tương đối đơn giản và dễ dàng kết hợp với các phương pháp điều trị khác. Vì những lý do này, nó đang được nghiên cứu như là một liệu pháp thay thế cho dược lý và các phương pháp điều trị không dung nạp, không hiệu quả, không có sẵn, hoặc đắt tiền và như một cách tiếp cận bổ trợ để nâng cao hiệu quả của thuốc hiện có và liệu pháp hành vi. Ví dụ, các phân tích meta gần đây đã chỉ ra rằng tDCS hoạt động hiệu quả trong việc giảm trầm cảm lớn khi so sánh với sham tDCS, ¹⁴⁹để giảm đau thần kinh sau chấn thương tủy sống ¹⁵⁰ và cũng để cải thiện nhận thức trong chứng mất trí liên quan đến tuổi tác. ¹⁵¹

Tuy nhiên, khi càng có nhiều công trình này nổi lên, ngày càng rõ ràng là cần phải hiểu rõ hơn về các cơ chế cơ bản của tDCS để thực sự sử dụng nó trong các quần thể lâm sàng, cũng như đảm bảo an toàn lâu dài. Các phân tích gộp khác đã cho thấy những hiệu ứng nhỏ hoặc không nhất quán hoặc thiếu tác dụng đáng kể đối với các quần thể lâm sàng khác, chẳng hạn như đối với một số khía cạnh phục hồi từ đột quỵ. ^152 ,153 Thất bại này có thể là kết quả của sự không chắc chắn về các cơ chế của tDCS. Trong trường hợp không có loại kiến ​​thức này, hai câu hỏi điều trị cơ bản sẽ vẫn phần lớn chưa được trả lời — Cách hiệu quả nhất để kích thích não bằng tDCS là gì? và Những kết quả có khả năng dự định và không mong muốn nhất của sự kích thích là gì?

Nó được hiểu rộng rãi rằng một loạt các thông số kích thích quyết định các hiệu ứng hành vi của tDCS, bao gồm nhưng không giới hạn số điện cực, vị trí, kích thước và phân cực, cũng như cường độ kích thích và thời gian. ¹⁵⁴ Đối với các chức năng nhận thức, các bằng chứng gần đây cũng cho thấy rằng nhiệm vụ được thực hiện trong quá trình tDCS tác động đáng kể đến tác động của kích thích. ⁵⁰ Đến mức độ gần đúng đầu tiên, các thông số này căn chỉnh khái niệm với các cơ chế tế bào và nội mô của tDCS đã biết. Ví dụ, các tác động khử cực của tDCs anốt trên điện thế màng tế bào thần kinh nghỉ ngơi ⁷¹ và ảnh hưởng đã chứng minh của nó trên LTP trong các mạch thần kinh ⁵³cung cấp một số tài khoản cho các hiệu ứng kích thích quan sát của kích thích anodal trên sinh lý và hành vi của động cơ. Tuy nhiên, việc khám phá thêm các tham số này cho thấy những khoảng trống quan trọng trong sự hiểu biết của chúng ta về các cơ chế tDCS. Ví dụ, hiệu ứng của sự kích thích không tuân theo các mối quan hệ DR tuyến tính đơn giản. ⁴⁹ Hơn nữa, kích thích anodal và cathodal không đồng nghĩa với kích thích kích thích và ức chế liên quan đến tác động của chúng lên chức năng thần kinh và hành vi. ^49 , 155 Tóm lại, sự hiểu biết hiện tại của chúng ta về các hiệu ứng tDCS ở cấp của tế bào không vẽ gọn gàng vào các hành vi phức tạp, nhấn mạnh sự cần thiết để mô tả tốt hơn các nguyên tắc và đặc tính chi phối các mối quan hệ chức năng ở cấp độ tế bào, mạch, mạng và hệ thống.

Quá trình mô tả đặc điểm này cũng sẽ cho phép những dự đoán rõ ràng hơn về những cá nhân có khả năng hưởng lợi từ sự kích thích, mà các quá trình bệnh có khả năng tuân theo điều trị nhất, và một số hậu quả lâu dài và không lường trước được. Vấn đề thứ hai là đặc biệt có liên quan khi xem xét cách ứng dụng của tDCS trong quần thể lâm sàng có thể được sử dụng để thông báo can thiệp tiềm năng để tăng cường hiệu suất trong các quần thể khỏe mạnh khác. Bằng chứng cho thấy sự kích thích được áp dụng với các tham số được xem xét không đầy đủ hoặc sai (các) quần thể của cá nhân có thể dẫn đến những tác động vô hại đối với nhận thức và hiệu suất, ít nhất là trong điều kiện thử nghiệm. ⁵¹Nghiên cứu cho phép hiểu rõ hơn về các tác động sinh học và thần kinh của tDCS sẽ cho phép dự đoán và giám sát tốt hơn các tác dụng nhận thức và chức năng không mong muốn có thể phát sinh từ kích thích, và sẽ giúp ngăn ngừa hoặc ít nhất giảm thiểu các tác động nhận thức có hại.

Tóm lại, các nghiên cứu lâm sàng sử dụng tDCS đã trải qua sự mở rộng to lớn trong những năm gần đây và đang tạo ra một số kết quả hứa hẹn cho một số quần thể lâm sàng nhất định. Tuy nhiên, hiệu quả và tiện ích của công nghệ này trong lĩnh vực lâm sàng cuối cùng bị hạn chế bởi những hạn chế trong sự hiểu biết về các cơ chế cơ bản của nó. Có lẽ, trong sự hiểu biết cơ bản này, ít bác sĩ sử dụng tDCS trong thực hành lâm sàng, và số lượng bác sĩ lâm sàng có khuynh hướng dựa vào các khái niệm về quy mô và đơn giản hóa để hướng dẫn cách áp dụng kích thích và cho ai. Vì vậy, nhiều bệnh nhân không thể tiếp cận tDCS trong chăm sóc lâm sàng. Ở một mức độ nào đó, điều này đã thúc đẩy một phong trào “tự thực hiện” giữa các bệnh nhân tiềm năng (và rộng hơn trong dân số nói chung,¹⁵⁶ Rõ ràng, đây là một lĩnh vực trong đó khám phá cơ học hơn tại băng ghế dự bị sẽ chuyển thành những tiến bộ quan trọng và tinh tế ở bên cạnh giường và có thể vượt ra ngoài.

Vai trò của các khái niệm DR và ​​Hormesis trong việc làm sáng tỏ các cơ chế của tDCS (Edward Calabrese, H. Chi nhánh Coslett, Rachel Wurzman)

Như đã lưu ý, có một nhu cầu khẩn cấp nhưng chưa được đáp ứng để có thêm thông tin chi tiết và bổ sung về các thông số của tDCS. Thiếu thông tin như vậy (ví dụ, về cường độ dòng và thời gian tối ưu) đã trì hoãn sự phát triển cơ sở lý thuyết và thử nghiệm của nghiên cứu về cơ chế hoạt động của tDCS và cuối cùng là dịch tDCS sử dụng trong môi trường lâm sàng và nghề nghiệp. Các mối quan hệ liều lượng - đáp ứng cho tDCS rất khó xác định vì một số lý do.

Đầu tiên, trong trường hợp của tDCS, liều lượng không phải là một biện pháp đơn giản. Thay vào đó, liều tDCS được xác định bởi nhiều yếu tố, bao gồm sức mạnh hiện tại, kích thước điện cực, vị trí kích thích, phân cực, thời gian kích thích mỗi phiên, tần số và số phiên. Tương tác giữa các biến này có khả năng phức tạp và không đồng đều có liên quan đến các cơ chế tDCS khác nhau được điều tra. Ví dụ, thời gian kích thích là yếu tố có liên quan nhất đến mô hình quan hệ DR. Do đó, ¹⁵⁷ Hormesis có lợi thế là một mô hình tổng quát cho liều tDCS liên quan để đáp ứng cho nhiều cơ chế nằm trên nhiều cấp độ khác nhau của tổ chức não, có thể chứng minh đặc biệt có giá trị cho sự phát triển của các mô hình DR dự báo cần thiết để tiến tới hiện trường.

Thứ hai, tDCS ảnh hưởng đến hệ thần kinh ở nhiều mức và có thể ở nhiều lần. Không giống như các tác nhân dược lý trong đó phản ứng của hoạt động mạng não có thể được coi là hạ lưu các tác động ở mức tế bào và tế bào (ví dụ, thông qua các thụ thể trung gian thay đổi kích thích màng tế bào hoặc biểu hiện gen), các tác động vật lý của tDCS (ví dụ, sự phân cực của màng tế bào trong đường dẫn của dòng chảy hiện tại, như được thảo luận ở nơi khác trong bài viết này) có thể gây ra các hiệu ứng trực tiếp độc lập ở mỗi mức này. ^{42 , 74 , 158} Do đó, tDCS có thể ảnh hưởng đến chức năng thần kinh trong ngắn hạn thông qua các tác động từ dưới lên của hoạt động thần kinh và khớp thần kinh, cũng như các tác động từ trên xuống của động lực mạng thần kinh, ^159, 160 mà tiếp tục hạn chế bất kỳ tác dụng phụ của tDCS tại khớp thần kinh. Hơn nữa, vì những thay đổi trong các mô hình hoạt động thần kinh có thể tự tăng cường, các quá trình thích nghi sau một gián đoạn thêm cho cân bằng nội môi có thể liên quan đến cả phản ứng ngay lập tức và ngắn hạn cũng như phản ứng dài hạn (er) -term để tDCS (trong một số trường hợp, lên đến vài tháng sau đó).

Thứ ba, các biện pháp tác động của tDCS bị hạn chế. Mặc dù có một số thông tin từ các nghiên cứu điện sinh lý, hình ảnh và dược lý, hầu hết dữ liệu mô tả tác động của can thiệp là hành vi. Do mối quan hệ phức tạp giữa hành vi và chức năng ở các mức độ khác nhau của hệ thần kinh, các hiệu ứng của tDCS ở mức synap có thể khó xác định vì các biện pháp đáp ứng sẵn có (ví dụ, về nhận thức hoặc hành vi) ảnh hưởng trực tiếp của tDCS. Một sự hiểu biết tốt hơn về các cơ chế và tác động của tDCS tại khớp thần kinh, tế bào, mạch, mạng và hành vi có thể giúp trong việc ứng dụng chéo hoạt động DR xảy ra ở các cấp tổ chức não phân cấp khác nhau. ⁴²Tuy nhiên, để nhận ra tiềm năng của tDCS để cung cấp phương pháp điều trị lâm sàng hiệu quả, thay đổi hiệu suất của con người, và / hoặc tăng cường nhận thức, một sự hiểu biết tổng hợp hơn về mối quan hệ DR đối với tDCS. Thông tin này cũng sẽ rất quan trọng để phát triển các hướng dẫn có thể thông báo cho thiết kế hợp lý các ứng dụng tDCS để tạo ra các kết quả cụ thể.

Áp dụng khuôn khổ của hormon cho phép đo liều tDCS có thể hữu ích. Trái ngược với các mô hình DR tuyến tính hoặc tuyến tính dựa trên mô hình DR tương ứng với liều ngưỡng (zero và nonzero), mô hình DR kích thích mô tả một phản ứng hai pha khác nhau chỉ trở nên đơn điệu bên ngoài phạm vi liều. . Hình dạng điển hình của đường cong DR kích thích tố là lưỡng tính, với hình dạng U hoặc J thẳng đứng hoặc đảo ngược biểu thị sự kích thích liều thấp và ức chế liều cao (hoặc ngược lại). Giai đoạn kích thích ở liều thấp của DR có thể xảy ra thông qua kích thích trực tiếp hoặc thông qua đáp ứng bù cho sự nhiễu loạn trong điều kiện nội môi. Ngoài ra, các mô hình DR kích thích tố áp dụng cho các tác động của liều điều kiện tiên quyết. Trong ánh sáng này,¹⁶¹ hoặc tiếp xúc thêm với tDCS. ¹⁶²

Các mô hình DR kháng sinh đã được hình thành trong chất độc học để giải thích các tác dụng bảo vệ nghịch lý của các liều độc tố rất thấp. Trong bối cảnh đó, sự nhiễu loạn về cân bằng nội môi của một hệ thống có thể gây hại ở liều cao thay vì kích thích phản ứng “bù” hoặc bảo vệ ở liều rất thấp (xem Hình 4).). Chừng nào ảnh hưởng của phản ứng “bù trừ” được kích thích vượt quá mức độ ảnh hưởng của “nhiễu loạn trực tiếp” của liều, tác động lên phản ứng là kích thích. Vượt quá liều tối ưu cần thiết để kích hoạt cơ chế bù, độ lớn của nhiễu loạn (tức là liều) sau đó phản ứng kích thích phản ứng "bù" cho đến khi đạt tới ngưỡng đáp ứng tối thiểu (ví dụ, móc của "J" đảo ngược) như trong Hình 4), ngoài điểm đó không có bồi thường thêm cho sự nhiễu loạn liều của hệ thống; các hiệu ứng trực tiếp của nhiễu loạn chỉ đơn giản là tích lũy với liều (tức là “gốc” của “J” ngược)

Hình 4. Đường phản ứng liều hoán vị mô tả các tính năng định lượng của hormon.

Sử dụng khung này, các hiệu ứng neuromodulatory của tDCS có thể được mô tả tương tự về đáp ứng thích nghi, ngoại trừ việc phân loại các cơ chế tham gia "nhiễu loạn trực tiếp" so với "hiệu ứng bù" được đảo ngược. Một cách đơn giản, cơ chế cho DR đối với tDCS chính là tính dẻo của khớp thần kinh, đó là một đáp ứng thích nghi được kích hoạt bởi sự nhiễu loạn tích lũy của hoạt động thần kinh liên tục theo thời gian trong quá trình kích thích. Cơ chế cho các hiệu ứng tDCS vẫn hoạt động trong phạm vi liều hormon, ngoại trừ việc nó được xác định bởi thời gian tích lũy của sự kích thích trước sự khởi đầu của neuroplasticity, hơn là ngừng hoạt động bù.

Ảnh hưởng của tDCS phản ánh tác dụng kích thích tố ở một số khía cạnh. Đầu tiên, các DR phi phi tuyến tới tDCS đã được quan sát thấy trong hệ thống động cơ. Đặc biệt, tDC cathodal làm giảm kích thích corticospinal ở 1 mA nhưng làm tăng đáng kể khả năng kích thích corticospinal ở 2 mA, mà không có bất kỳ thay đổi nào về phân cực hoặc vị trí của các điện cực kích thích. ⁴⁹Điều này cho thấy cơ chế tDCS hoạt động trong một phạm vi đáp ứng hormon. Thứ hai, tDCS phát sinh các hiệu ứng mặc dù biên độ hiện tại không có khả năng trực tiếp tạo ra một đáp ứng thần kinh. Điều này hỗ trợ khả năng đáp ứng hormon. Thứ ba, độ lớn của các hiệu ứng tDCS dường như chủ yếu ở mức hoặc dưới 50% thay đổi so với ban đầu. Đáng chú ý, phản ứng hormon cho các điểm kết thúc tích cực (chẳng hạn như chức năng nhận thức hoặc hành vi) đặc trưng liên quan đến sự thay đổi từ 30% đến 60% trên sự kiểm soát. Xem xét điều này, kích thước khiêm tốn của các hiệu ứng tDCS có thể đơn giản phản ánh một phản ứng thích ứng nội tại đối với tDCS, chứ không phải là sự mơ hồ trong các bằng chứng cho một hiệu ứng đáng tin cậy.

Mô hình dòng chảy hiện tại (Marom Bikson, J. Patrick Reilly)

Mặc dù tDCS hiện đại kéo dài 15 năm qua, các công cụ toán học được sử dụng để dự đoán dòng chảy hiện tại thông qua các mô sinh học trong quá trình kích thích điện đã được phát triển trong nhiều thập kỷ. ^163- 168Trong 7 năm qua, các mô hình ngày càng tinh vi đã được phát triển và áp dụng để dự đoán hiện tại của não trong tDCS, ^{52 , 169- 172} và những điều này rất quan trọng để thông báo và tạo ra các kỹ thuật và kỹ thuật thần kinh mới. ⁵⁵

Mặc dù sự quan tâm ngày càng tăng trong mô hình lý thuyết và số lượng lớn các thử nghiệm hiện tại đang được thực hiện và đang diễn ra của con người, nhưng đã có ít nỗ lực để xác nhận các mô hình. Các nỗ lực cho đến nay đã bao gồm xác nhận dòng chảy hiện tại thông qua các phép đo da đầu, ¹⁷³ hình ảnh, ^174 , 175dạng sóng suprathresholds thay thế, ¹⁷⁶ và sử dụng đầu dò tại chỗ trong hộp sọ ma ¹⁷⁷ và sống động vật linh trưởng. ¹⁷⁸ Những nỗ lực này đã cung cấp cho mối tương quan hợp lý của phản ứng vận động gợi ra và phản ứng EMG với các mô hình tính toán hiện có của sự kích thích thần kinh ngoại vi. ¹⁷⁹Tuy nhiên, các mô hình hồi cứu và tương lai có ý định giải thích và xác nhận các thử nghiệm của con người về tDCS, chỉ cung cấp bằng chứng gián tiếp về độ chính xác của mô hình. ^{55 , 180- 184}

Việc xác nhận “chuẩn vàng” thật sự có thể đạt được thông qua ghi nội sọ ở người (ví dụ, từ bệnh nhân trải qua điều trị động kinh với cấy ghép cấp tính hoặc cấy ghép kích thích não sâu mạn tính) hoặc thông qua việc sử dụng đầu dò não trong mô hình động vật. Thiết kế của một đầu dò thực tế để khám phá trường điện 3 chiều gây ra trong não mà không ảnh hưởng trọng yếu đến phân bố trường đòi hỏi sự chú ý đặc biệt.

Tuy nhiên, mặc dù dự đoán chính xác các mô hình dòng điện qua não có tầm quan trọng sống còn, nhưng cũng không kém phần quan trọng để phát triển sự hiểu biết tốt hơn về cách mà dòng điện áp dụng cho não tạo ra các mô hình hoạt động thần kinh khác biệt và ảnh hưởng đến xử lý nhận thức và tác động hành vi. Điều này đòi hỏi các mô hình tính toán giải quyết và mô tả tính điện phân và tác động của các mạng và mạng nơron trung tâm cụ thể. Tuy nhiên, sự phát triển của một mô hình tính toán cho điện phân tDCS là đặc biệt khó khăn, cho rằng điện trường gây ra trong não trong tDCS được cho là thấp hơn ngưỡng kích thích được tiên đoán bởi các mô hình kích thích thần kinh thông thường.

Sự phát triển mô hình tĩnh điện DC xuyên sọ nên bắt đầu với việc dự đoán các yếu tố thần kinh được kích hoạt bằng kích thích điện, ¹⁸⁵ bao gồm các loại tế bào (ví dụ, các tế bào thần kinh hình chóp kích thích, glia) ^71 , 115 và mức độ ảnh hưởng mức độ nào — cấu trúc tế bào bị ảnh hưởng (ví dụ, soma, dendrites, terminal synaptic, vv). ^43 , 186 Mô hình mở rộng của tDCS khác với những nỗ lực trước đây trong việc mô hình hóa sự kích thích điện một cách quan trọng — tDCS là cường độ thấp, tạo ra sự phân cực ngưỡng phụ, ^43 ,187trong khi hầu hết các nỗ lực lập mô hình tập trung vào kích thích suprathreshold gây ra bắn thần kinh. Để chắc chắn, việc xác nhận thêm các mô hình hiện tại của dòng chảy tDCS hiện tại và phát triển các mô hình mới trải dài từ dòng chảy hiện tại đến những thay đổi gây ra ở cấp độ tế bào và mạng vẫn là những thách thức chính và cơ hội thúc đẩy khoa học của tDCS. ¹⁸⁸ Chúng tôi tin rằng một cách tiếp cận đa ngành, sử dụng một số công cụ và kỹ thuật thần kinh học và thần kinh, là phù hợp nhất để đạt được những nhiệm vụ này.

Biomarkers và hình ảnh để xác định cơ chế của tDCS (Vincent P. Clark, Emily Kappenman, Jessica Richardson)

Mặc dù một số giả thuyết hợp lý đã được đưa ra liên quan đến các cơ chế thần kinh dẫn đến các tác động hành vi của các phương pháp kích thích não như tDCS, nhưng các hiệu ứng của nó vẫn không chắc chắn ở nhiều khía cạnh. Biomarkers, bao gồm cả neuroimaging, cung cấp cách tốt nhất để xác định ảnh hưởng của tDCS và suy ra các cơ chế cơ bản của nó. Nó cũng có thể được sử dụng để hướng dẫn các ứng dụng của neurostimulation để tăng cường hoặc tinh chỉnh các hiệu ứng của nó và để kiểm tra các vấn đề liên quan đến hiệu ứng sức khỏe và an toàn của nó. Một loạt các hình thức thần kinh khác nhau hiện đang tồn tại ngày nay. Chúng thay đổi theo các loài được thử nghiệm (con người vs động vật), loại thông tin mà các phương pháp hình ảnh cung cấp, và phạm vi độ chính xác không gian và thời gian mà chúng có thể đo lường được.

Phương pháp xâm lấn có thể được sử dụng phổ biến trên động vật thử nghiệm hoặc với những người có rối loạn thần kinh nghiêm trọng đòi hỏi phải truy cập trực tiếp vào não để phẫu thuật. Mặc dù công việc như vậy có thể giúp chúng ta hiểu được hướng và cường độ dòng chảy hiện tại của tDCS trong não, phần lớn công việc của động vật được thực hiện bằng cách sử dụng các tham số khác nhau (về mật độ, thời gian, nội ngoại biên, vv) từ những gì con người được quản lý. Sự khác biệt này làm cho việc dịch các kết quả này thành cơ chế tDCS của con người và cũng có thể bị nhầm lẫn bởi các khác biệt khác, như kích thước đầu, độ dày hộp sọ và thành phần, và hiệu quả của việc tạo lỗ trong hộp sọ để chèn dụng cụ ghi.

Một sự khác biệt cơ bản là giữa in vitro (trong môi trường nhân tạo) và in vivo (trong một sinh vật sống) phương pháp thần kinh. Các phương pháp in vitro đòi hỏi mô bị lấy ra và được nghiên cứu bên ngoài cơ thể. Điều này thường được thực hiện bằng cách sử dụng mô từ động vật thí nghiệm. Tuy nhiên, mô của con người cũng có thể thu được, hoặc trong quá trình phẫu thuật để loại bỏ mô bị bệnh hoặc hậu phẫu. Thử nghiệm in vitro cho phép đo các hoạt động của các tế bào thần kinh đơn, ngay cả các kênh ion đơn trong một tế bào thần kinh duy nhất, và cho phép kiểm soát chính xác môi trường của tế bào thần kinh bị cắt bỏ. Trong các nghiên cứu trước đây, nó đã được sử dụng để xác định ảnh hưởng của các trường điện được áp dụng lên các tế bào thần kinh riêng lẻ và đã đưa ra một số bằng chứng về các cơ chế có thể có của toàn bộ hiệu ứng não của tDCS. ^{43 , 71 ,188 , 189} Mặc dù thông tin, loại bỏ các nơron khỏi môi trường tự nhiên của chúng có thể làm thay đổi phản ứng và khó khăn của chúng trong việc suy ra tác động của tDCS ở mô đun, khu vực, mạng và mức độ khu vực từ hoạt động của các tế bào đơn lẻ. có liên quan.

Có nhiều phương pháp hình ảnh não trong cơ thể, có thể được phân loại theo mức độ xâm lấn của chúng: (1) hoàn toàn không xâm lấn, vận hành bằng cách ghi năng lượng được tạo ra tự nhiên bởi não và chuyển động qua sọ và da đầu thụ động; (2) bán xâm lấn, vận hành bằng cách áp dụng năng lượng vào não hoặc các chất vào máu; và (3) xâm lấn hoàn toàn, truyền các thiết bị ghi âm qua da đầu và hộp sọ trực tiếp vào não. Phương pháp Neuroimaging cũng có thể được phân loại bởi những đặc điểm vật lý của não được phát hiện và ghi lại và những gì có thể được suy ra từ các biện pháp này. Khi chúng ta di chuyển từ ít xâm lấn hơn, các phương pháp này thường đi từ độ nhạy thấp hơn và độ chính xác không gian hơn,

Phương pháp hoàn toàn không xâm lấn bao gồm điện não đồ (EEG), đo lường hoạt động điện được tạo ra bởi hệ thần kinh và từ nội soi (MEG), đo lường hoạt động từ tính. Cả hai đều là các biện pháp trực tiếp của hoạt động não với độ phân giải thời gian dưới miligiây, làm cho chúng đặc biệt hấp dẫn các công cụ kết hợp với kích thích não, vì chúng có thể theo dõi những thay đổi trong hoạt động của não khi chúng diễn ra theo thời gian. ¹⁹⁰ Độ phân giải thời gian cao này cung cấp thông tin duy nhất để bổ sung thông tin có độ phân giải không gian cao bổ sung có nguồn gốc từ các kỹ thuật xâm lấn khác.

Đã có một số nghiên cứu sử dụng EEG kết hợp với tDCS, đánh giá những thay đổi trong hoạt động thần kinh sau khi dùng tDCS (ghi tDCS-EEG tuần tự) hoặc đánh giá những thay đổi trong hoạt động của não trong tDCS (ghi tDCS-EEG đồng thời). Hầu hết các nghiên cứu cho đến nay đã tập trung vào các bản ghi tuần tự, tránh các vấn đề tiềm ẩn của các hiện vật gây ra bởi các bản ghi tDCS-EEG đồng thời (để biết thêm thông tin, xem Woods et al ¹⁹¹ ). Ví dụ, EEG đã được sử dụng để suy ra ảnh hưởng sức khỏe của tDCS. ¹⁹²Electroencephalography và các tín hiệu liên quan đến sự kiện bắt nguồn từ EEG (được gọi là tiềm năng liên quan đến sự kiện [ERPs]) đã cung cấp một cửa sổ trên các quá trình não cụ thể được điều chế bởi tDCS. Ví dụ, các bản ghi EEG đã được sử dụng để cho thấy sự kích thích của vỏ não trung gian điều chỉnh các chỉ số ERP theo dõi lỗi. ¹⁹³ Nó cũng đã được chỉ ra rằng tDCS áp dụng trong các vụ nổ ngắn có thể điều chỉnh hoạt động EEG chậm (<3 Hz). ¹⁹⁴ Trong một số trường hợp, các biện pháp EEG / ERP có thể được sử dụng để quan sát những thay đổi liên quan đến não khi không có những thay đổi tương ứng về hành vi, làm cho các biện pháp EEG / ERP đặc biệt hữu ích trong việc đánh giá những thay đổi tinh tế. .

Một sử dụng tiềm năng khác của EEG là một phương pháp xác định vị trí tối ưu cho việc đặt các điện cực tDCS. Ví dụ, EEG đã được kiểm tra như là một phương tiện để tìm vị trí điện cực tối ưu để quản trị tDCS trong điều trị ù tai, trong đó các biện pháp EEG được sử dụng để xác định vị trí chính xác nơi hoạt động của băng gamma là cực đại trong một cá thể. điện cực cathodal. ¹⁹⁵ Mặc dù trong trường hợp này, vị trí điện cực thu được từ EEG không cung cấp thêm lợi thế nào so với vị trí điện cực truyền thống trong các nghiên cứu ù tai, đây là một hướng rõ ràng cho nghiên cứu trong tương lai. Electroencephalography cũng đã được sử dụng với tACS để xác định tần số alpha cá nhân để kích thích để điều chỉnh năng lượng alpha. ¹⁹⁶

Ngoài ra còn có các nghiên cứu đã kết hợp tDCS với MEG. Magnetoencephalography đã được sử dụng để bản địa hóa các tác động của tDCS khi áp dụng trên động cơ chính hoặc vỏ não cảm giác. ¹⁹⁷ Hơn nữa, kích hoạt mạng và động lực đã được khám phá với MEG khi tDCS được áp dụng trong phần còn lại ¹⁹⁸ và trong khi thực hiện nhiệm vụ. ¹⁹⁹ Kết hợp MEG với phương pháp thống kê mạnh mẽ (phân tích thành phần độc lập), các thay đổi do tDCS gây ra (phân cực không đặc hiệu) tồn tại lâu hơn trong thời gian kích thích được quan sát thấy trong các mạng nghỉ ngơi. ¹⁹⁸ Trong Suntrup et al, ¹⁹⁹những thay đổi trong hành vi dao động não (như được chỉ ra bởi sự gia tăng sức mạnh desynchronization liên quan đến sự kiện và lây lan) đã được quan sát thấy trong các nhiệm vụ nuốt nhanh và thách thức, nhưng không đơn giản sau tDCS anốt. Hơn nữa, kết hợp MEG với lọc nhạy cảm (ví dụ, beamforming) trong cùng một thí nghiệm cho thấy mạng lưới vỏ não và các bất đối xứng kích hoạt quan trọng để đáp ứng với tDCS. Gần đây, MEG cũng đã được kết hợp với tACS. ⁶¹Những tiến bộ trong việc lọc cho phép các nhà điều tra xác định các biến điệu của các dao động não trực tuyến trong quá trình quản lý tACS cho một dải tần số rộng, bao gồm cả các tần số mà tACS được áp dụng. Cả EEG và MEG cũng có thể được sử dụng để đo lường động lực mạng, có thể đặc biệt quan trọng trong việc hiểu được dòng điện chạy qua não ra ngoài phần vỏ não trực tiếp bên dưới các điện cực. Động lực học về điện não và MEG-đo được cũng có thể cung cấp một phương tiện đặc biệt hữu ích để xác định tính hợp lệ của các mô hình dòng chảy hiện tại của tDCS (được thảo luận ở trên).

Di chuyển cao hơn ở độ phân giải không gian và độ phân giải thời gian thấp hơn, nhiều phương pháp hình ảnh não bán xâm lấn lớn tồn tại. Hai phương pháp thường được sử dụng là chụp ảnh cộng hưởng từ (MRI) và chụp cắt lớp phát xạ positron (PET). Hình ảnh cộng hưởng từ áp dụng sự kết hợp của từ trường tĩnh và dao động với tần số vô tuyến được thiết kế để hình ảnh nồng độ và môi trường cục bộ của hạt nhân nguyên tử. ²⁰⁰Hạt nhân phổ biến nhất được chụp bởi MRI là các proton hydro chứa trong các phân tử nước. Tùy thuộc vào thời gian, tần số và cường độ của từ trường và sóng vô tuyến được áp dụng, MRI có thể được sử dụng để thu được MRI cấu trúc tổng (sMRI), cấu trúc mịn (khuếch tán dọc theo các đường vật chất màu trắng bằng cách sử dụng hình ảnh tensor tensor [DTI] hoặc hình ảnh kurtosis khuếch tán [ DKI]), quang phổ (phổ cộng hưởng từ [MRS]), và ảnh MRI (fMRI) chức năng. Các hình thức xâm lấn hơn của sMRI và fMRI tồn tại khi sử dụng gadolinium tiêm hoặc các tác nhân ngoại sinh khác để thay đổi cường độ từ trường cục bộ theo những cách giúp tăng cường độ tương phản trong hình ảnh. Ngược lại với MRI, PET sử dụng tiêm hoặc hít vào các chất phóng xạ,²⁰¹ Ví dụ về cách thức các phương pháp neuroimaging này đã được áp dụng cho tDCS được tóm tắt dưới đây.

MRI cấu trúc có thể tiết lộ cấu trúc của não với độ phân giải milimét, làm cho nó trở thành một công cụ lý tưởng để phát triển các mô hình dòng điện và vị trí điện cực ²⁰² và cũng để ghép nối với các công nghệ khác để bản địa hóa các hiệu ứng của tDCS. Các kỹ thuật tiên tiến như DTI và DKI thậm chí có thể cô lập các mô cụ thể (ví dụ, các vùng chất trắng) để mô tả đặc tính và có thể được sử dụng để đo các thay đổi cấu trúc trong não có thể xảy ra sau phơi nhiễm tDCS. Kết hợp DTI thành mô hình điện trường sẽ rất quan trọng khi lập kế hoạch vị trí điện cực cho những người bị TBI, thường thiệt hại trong quần thể này chỉ có thể được hình dung với DTI và không phải với hình ảnh cấu trúc T1 hoặc T2 có độ phân giải cao.

Kết cấu MRI kết hợp với mô hình phần tử hữu hạn cũng đã được sử dụng để ước tính sự khác biệt riêng lẻ trong dòng chảy hiện tại với tDCS. Laakso et al ²⁰³phát triển các mô hình đầu cho 24 đối tượng và kiểm tra sự thay đổi cá nhân trong cường độ hiện tại trong não. Họ nhận thấy rằng các biến thiên trong điện trường vỏ não vận động có độ lệch chuẩn (SD) xấp xỉ 20% giá trị trung bình và độ dày dịch não tủy (CSF) là yếu tố chính ảnh hưởng đến điện trường của từng cá nhân, giải thích 50% sự thay đổi liên tiếp, với một lớp dày hơn của CSF giảm sức mạnh trường ở bề mặt não. Bước tiếp theo trong công việc này có thể là so sánh tầm quan trọng của các hiệu ứng tDCS với hành vi với các ước lượng cường độ trường và xác định cường độ trường trong các vùng cụ thể của vỏ là một yếu tố dự báo quan trọng của các hiệu ứng tDCS. Những ảnh hưởng lâu dài của tDCS đối với giải phẫu não đã được nghiên cứu bởi Zheng và Schlaug, ²⁰⁴người phát hiện ra rằng tDCS hoạt động hàng ngày trên vỏ động cơ, kết hợp với liệu pháp vật lý / nghề nghiệp trong việc phục hồi bệnh nhân bị đột quỵ, thay đổi FA ở tủy sống-tegmental-tủy sống so với giả. Sự thay đổi trong FA tương quan với điểm số cải tiến của chức năng vận động, cho thấy rằng những thay đổi cấu trúc vật chất màu trắng có thể liên quan đến tác động hành vi lâu dài của tDCS lặp lại.

Một loạt các nghiên cứu đã được công bố đã sử dụng fMRI hoặc PET để kiểm tra những thay đổi trong hoạt động não liên quan đến tDCS. Như 1 ví dụ, Brunelin và cộng sự ²⁰⁵ lần đầu tiên cho thấy rằng một giao thức tDCS nhiều ngày có thể được sử dụng để giảm các báo cáo của bệnh nhân về ảo giác thính giác và lời nói. Dựa trên tác phẩm này, Mondino et al ²⁰⁶ cho thấy sử dụng nghỉ ngơi trạng thái fMRI rằng cùng một giao thức giảm khả năng kết nối của ngã ba temporoparietal trái và trước insula trái, được tương quan với ảo giác giảm. Một ví dụ khác, Wang et al ²⁰⁷ phát hiện ra rằng tDCS trên thành phần somatosensory vỏ đại diện cho chân tăng phản ứng fMRI BOLD trong khu vực đó để đáp ứng với kích thích chân. Các nghiên cứu khác đã sử dụng fMRI để lên kế hoạch ứng dụng tDCS. Matsushita et al^{208 đã} sử dụng các nghiên cứu trước đây về fMRI về phân biệt đối xử theo giai đoạn để xác định các vùng liên quan đến quá trình nhận thức này và có thể làm giảm sự phân biệt độ cao bằng cách kích thích vùng này.

Một loạt các nghiên cứu ^{134 , 135 , 209}đã sử dụng BOLD fMRI để kiểm tra mối quan hệ giữa các vùng não liên quan đến việc học để phát hiện các đối tượng đích được đặt trong các hình ảnh phức tạp và các hiệu ứng của tDCS áp dụng cho các vùng chức năng này. Nhìn chung, fMRI dự đoán ảnh hưởng của cả hai tDCs anodal và cathodal, cho thấy rằng fMRI có thể cung cấp một hướng dẫn tốt để xác định các vị trí tối ưu cho tDCS. Kết quả chung này cần phải được xác nhận bằng cách sử dụng các nhiệm vụ nhận thức khác và các hình thức khác của thần kinh để đánh giá độ nhạy và tính đặc hiệu của mối quan hệ này. Một số nghiên cứu fMRI ghi nhãn động mạch (ASL) đã được tiến hành, với các kết quả hỗn hợp có khả năng ít nhất là một phần do sự khác biệt trong các giao thức kích thích. Các cuộc điều tra cho đến nay đã tập trung vào các hiệu ứng phân cực cụ thể và hậu quả của tDCS đối với kích hoạt não,^210- 213 sử dụng fMRI để hiển thị các thay đổi trong vùng kích thích đồng thời với tDCS. Các tác giả này áp dụng tDCS anốt trên vùng tay của động mạch trước và cho thấy sự thay đổi hoạt động của não ở M1, vùng vận động bổ sung và vùng cận giáp.

Quang phổ cộng hưởng từ dễ dàng kết hợp với sMRI để có thể xác định nồng độ của các hóa chất khác nhau (chất chuyển hóa) trong một voxel hoặc vùng não đã chọn. Một số lượng nhỏ các nghiên cứu MRS với tDCS đã được thực hiện để kiểm tra các hiệu ứng thần kinh của tDCS. Rango et al ²¹⁴ tìm thấy sự gia tăng myoinositol với tDCS. Stagg và cộng sự ²¹⁵ đã chứng minh rằng tDCS anodal dẫn đến giảm đáng kể về mặt thống kê nồng độ GABA liên quan đến điều kiện giả, trong khi kích thích cathod có liên quan đến giảm hoạt động thần kinh glutamatergic với giảm GABA tương quan cao. Clark và cộng sự ¹⁴⁵thấy rằng tDCs anốt tạo ra sự gia tăng cục bộ trong glutamate và glutamine và cũng trong NAA dưới điện cực kích thích nhưng không ở bán cầu đối diện. Những thay đổi này cũng tương quan với những thay đổi trong kết nối trong mạng cho các mạng não nằm gần điện cực kích thích. ¹⁴⁶ Điều này cho thấy rằng tDCS anốt tạo ra những thay đổi trong truyền dẫn thần kinh kích thích cục bộ, điều này ảnh hưởng đến hoạt động của não một cách rộng rãi hơn.

Một vài nghiên cứu đã kiểm tra ảnh hưởng của tDCS lên hình ảnh có nguồn gốc từ PET. Một trong những đầu tiên và hiện nay được trích dẫn nhiều nhất là bởi Lang và cộng sự, ¹⁵⁹ người đã tìm thấy một mô hình phức tạp của hoạt động tăng và giảm sử dụng PET 15O với M1 trái so với tDCS phía trước bên phải. Trong một ví dụ khác, Paquette et al ²¹⁶ phát hiện ra rằng tDCS cực âm không ảnh hưởng đến tổng CBF nghỉ ngơi nhưng đã làm giảm sự thay đổi trong CBF liên quan đến việc thực hiện một nhiệm vụ động cơ và kết luận rằng có một sự tương tác của tDCS cực âm với những thay đổi kích hoạt gây ra trong não khu vực lưu lượng máu (rCBF), chứ không phải là ảnh hưởng đến việc nghỉ ngơi hoặc kích hoạt rCBF. DosSantos et al ^{217 đã} sử dụng [ ¹¹C] carfentanil để hình ảnh khả năng thụ thể μ-opioid trong tDCS trên vỏ động cơ ở 1 bệnh nhân bị đau khớp mạn tính mạn tính (TMJ), đã được tìm thấy để giảm nhận thức đau. Họ tìm thấy sự giảm liên kết, cho thấy sự gia tăng phát hành opioid do tDCS. Một nghiên cứu PET khác về tác dụng của tDCS đối với cơn đau ^{218 đã} sử dụng ¹⁸ F-fluorodeoxyglucose, ảnh có hoạt tính trao đổi chất. Họ tìm thấy sự trao đổi chất tăng lên trong tủy, vỏ não phía trước, và insula và giảm sự trao đổi chất ở DLPFC trái cho tDCs hoạt tính so với giả, điều này có thể giúp giải thích một số tác dụng giảm đau của tDCS.

Tóm lại, có rất nhiều phương pháp neuroimaging có thể được áp dụng cho nghiên cứu về các hiệu ứng và cơ chế của tDCS. Các nghiên cứu gần đây đã cho thấy một loạt các tác động của tDCS, nhưng vẫn còn nhiều công việc. Thông qua sự kết hợp cẩn thận và thông minh của neuroimaging với neurostimulation, nhiều có thể được học về các cơ chế và tối ưu hóa của tDCS.

Quỹ đạo và nhiệm vụ nghiên cứu trong TES và bản dịch của nó để thực hành lâm sàng (James Giordano)

Rõ ràng, có bằng chứng để hỗ trợ tính hợp lệ và khả năng tồn tại của các loại tES - bao gồm tDCS — để gợi ra các hiệu ứng nhận thức thần kinh có thể có giá trị đối với các cộng đồng và cộng đồng y tế và nghề nghiệp. Tuyên bố rằng kết quả còn tồn tại là không có kết quả hoặc thậm chí là dấu hiệu của việc thiếu hiệu quả và / hoặc hiệu quả của tDCS có thể được phản đối bằng phân tích nghiêm ngặt hơn về kết quả, chú ý đặc biệt và tham chiếu đến ngữ cảnh thử nghiệm, sử dụng, điều kiện của đối tượng thử nghiệm và các biến sinh thái. ^{50 , 141 , 143}

Với những ẩn số còn lại, và sự quan tâm ngày càng tăng - nếu không yêu cầu - phương pháp điều hòa thần kinh của cả hai phe cộng đồng y tế và công chúng, có một yêu cầu về đạo đức cho nghiên cứu đang diễn ra, cũng như sử dụng dịch thận trọng trong lâm sàng và có lẽ (ví dụ, nghề nghiệp) cài đặt. Do đó, các nghiên cứu về hiệu quả và cơ chế chắc chắn mang lại lợi ích, nhưng nghiên cứu hiệu quả cũng rất quan trọng. Ở đây, chúng ta cần lưu ý đến tính xác thực về đạo đức của các dịch vụ lâm sàng, nghề nghiệp và sử dụng công cộng nhằm tối đa hóa an toàn, bao gồm chuẩn bị, cả (a) trước khi sử dụng để xác định các tham số và giao thức vì lợi ích tốt nhất và (b) trong / sau khi sử dụng để giải quyết và giảm thiểu bất kỳ và tất cả các tác dụng bất lợi hoặc có hại. ^219- 223

Những phát hiện từ các ứng dụng thử nghiệm và “thực tế” của TES rất quan trọng để phát triển và duy trì cơ sở chứng cứ có ý nghĩa hơn để hướng dẫn các cách thức mà các kỹ thuật và công nghệ này có thể sử dụng và những thiết lập và tình huống mà chúng không nên. Trong chính, điều quan trọng là cân nhắc và cân bằng lợi ích tiềm năng và tác hại của hoa hồng (ví dụ, tham gia tES) và thiếu sót (tức là không tham gia / sử dụng tES). ^{219 , 220 , 224 , 225}Thông tin từ các nghiên cứu y sinh học, các cộng đồng trực tiếp đến người tiêu dùng và các cộng đồng tự thực hiện đề xuất và hỗ trợ sử dụng rộng hơn, cũng như tiện ích và hiệu quả của tES. Một số thông tin này có thể là giai thoại và có nguồn gốc từ các báo cáo trường hợp và / hoặc trường hợp, nhưng nó vẫn quan trọng đối với tài liệu và tuân theo. Cần thiết để có những nỗ lực như vậy là một cơ sở dữ liệu chính xác, tổng hợp chi tiết các phương pháp (ví dụ, thiết bị, montage (s), dosimetry, setting, vv) và các hiệu ứng (ví dụ, hiệu ứng / kết quả chính về các thông số cụ thể của biến phụ thuộc) các hiệu ứng, vv), để xác định chính xác hơn những gì làm việc, trong đó, với những gì kết thúc, và theo những bối cảnh và hoàn cảnh nào. Điều này sẽ đủ khả năng một kho lưu trữ để thu thập dữ liệu thô, tích hợp dữ liệu và trao đổi. Thêm nữa,^226 , 227 Hướng tới mục tiêu này, sẽ rất quan trọng để đánh giá cách thức mà các khung công tác và công cụ hiện tại, sửa đổi và mới được đề xuất có thể được sử dụng, sửa đổi, thiết lập và duy trì, xác định, giải quyết và cố gắng giải quyết neuroethico-legal các vấn đề và vấn đề mà một cơ sở dữ liệu như vậy - và việc sử dụng hoặc không sử dụng tES trong các trường hợp cụ thể và trong các điều kiện cụ thể có thể xảy ra. Nhóm của chúng tôi vẫn dành riêng cho những nhiệm vụ, cơ hội và thách thức này.

Tác giả Lưu ý
Kỷ yếu Hội nghị Kế hoạch Nghiên cứu Không quân: Bài viết này trình bày báo cáo của các chuyên gia vấn đề và lãnh đạo tư tưởng trong neuromodulation và có liên quan ngành, được dùng để tóm tắt các nhà nước-of-the-khoa học trong các lĩnh vực cụ thể, và nếu có thể, đề xuất một bản đồ đường để xác định và giải quyết những thách thức và cơ hội nghiên cứu và triển khai chính. Báo cáo này chứa một loạt các phần được viết bởi (các) cá nhân được liệt kê trong mỗi phần. Tất cả các phần đã được tích hợp vào một tài liệu duy nhất có ý định không đưa ra quan điểm đồng thuận cũng như đại diện cho sự chứng thực của các tác giả nói chung hoặc Văn phòng Nghiên cứu Khoa học của Không quân bất kỳ tuyên bố, ý kiến ​​hay tiểu mục nào.

Tuyên bố xung đột lợi ích
Tác giả tuyên bố các xung đột lợi ích tiềm ẩn sau đây liên quan đến nghiên cứu, tác giả và / hoặc ấn phẩm của bài viết này: CUNY có bằng sáng chế về kích thích não với Bikson với vai trò là nhà phát minh. Bikson có vốn chủ sở hữu tại Soterix Medical Inc. Nitsche là thành viên ban cố vấn của khoa thần kinh - sản xuất chất kích thích DC