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无创神经调控

为什么要做神经调控研究?

脑—行为间因果关系检验

神经活动与认知过程复杂对应 单靠成像很难说明因果

尸检、脑损伤(手术e.g.癫痫患者H.M.:切掉大部分海马后无法形成长时记忆)、无创调控

前两个比较局限①很难遇到恰好感兴趣的脑区受损的人②不够specific,一个区域太大

对行为进行有目的性的干预

最终肯定都是要干预的

神经调控生物基础:大脑可塑性

可塑性:在内外力作用下的可变性:

内:发育、衰退 i.e.大脑自身发展

外:教育、损伤、环境、运动(有氧运动尤其)

发育:

横断面数据为主(建立常模),但是纵向数据很有价值

“构建人类生命周期脑图表”

后天环境:

损伤后修复:

后天盲人视觉皮层也会在触摸盲文时激活,但是不如先天强

不同层级上都具有可塑性

神经调控常用技术

手术时为了避免切掉多的区域,不停的用微电流刺激,比如刺激后出现无法说话等明显异常,那就不能切。这是最早的电刺激应用

  • 无创神经调控(被动):

    电、磁(实际还是电)、超声(核心优势:深部干涉脑区)、光(相对前面安全,但是原理还没有那么清楚)

  • 神经反馈训练(主动):

    给你一个反馈,你能够自发地发现某种方式激活某个脑区,比如想什么东西的时候前额叶非常活跃

有创一般时空分辨率更高

电调控刺激

  • 无创常规电刺激
    • 经颅(无创)直流电刺激
    • 经颅交流电刺激
    • 经颅随机电刺激
  • 无创电刺激最新发展
  • 植入式深部脑电刺激
直流电tDCS

电休克疗法——>急性自杀自伤想法

  • 即时效应on-line effect:

    放电阈值↓ 放电频率正极增加,负极减小

  • 离线效应offline effect:

    刺激撤去后可以持续一段时间,一定是影响蛋白合成

tDCS影响因素:

  1. 极性i.e.正极负极【要增强还是抑制】
  2. 剂量【安全】
    1. 1.5~2mA 1大概是阈值
    2. 10~30min
    3. 电极接触面积 5×5 cm²
  3. 其他

通常是电池供电,相对安全

  • 参数设置小结:

    1. 确定刺激点:

      EEG 10-20系统

    2. 正负极:

      正极:感兴趣区域

      负极:对侧脸颊、头顶【尽量远,或者找一个确定与实验认知过程无关的地方,不要抑制别的可能干扰研究的脑区】

  • 刺激条件设置:

    真刺激:目标刺激 伪刺激:瞬时电流、对照点

    image.png

    有一个上升和下降的过程:没有刺痛

    人对电流的变化有感觉,那伪刺激只给上升和下降,中间没有

    更多对照:增强+抑制【反向】/电击无关脑区【基准点】

    被试内设计VS被试间设计: 1. 个体差异:大脑结构 2. 后效问题:刺激效果有一段持续时间 推荐被试内,间隔足够长48h常见【保证所有人都没有后效】

    排除练习效应、偶然因素(比如你很困)

    image.png

    比较post好还是post-pre好?

    电刺激效应的个体差异

交流电tACS
  1. f:可变 特异改变大脑特定频段的活动 不同频段与不同认知活动相关
  2. A:调节两个脑区的神经活动的同步性【电刺激相位同步时,两个脑区更同步】

大部分基于EEG研究,因为频段信息来自EEG

结构像→电流模拟,优化参数

脑电→测出你的频段

随机tRNS

最新发展

个性化刺激参数设置:提高刺激的空间精确程度

优化刺激时机:实时检测,因为一直刺激会导致阈值改变【实时脑成像】

深部核团刺激:①基于功能连接②多时间的干涉:包络的刺激

精确无创电刺激:高频