tDCS经颅直流电刺激技术背景
tDCS 是一种非侵入性的，利用恒定、低强度直流电(0-2 mA) 调节大脑皮层神经元活动的技术。tDCS 有两个不同的电极及其供电电池设备，外加一个控制软件设置刺激类型的输出。刺激方式包括3 种，即阳极刺激、阴极刺激和伪刺激。阳极刺激通常能增强刺激部位神经元的兴奋性，阴极刺激则降低刺激部位神经元的兴奋性。伪刺激多是作为一种对照刺激。
神经生理实验证明，神经元通过放电频率改变对静态电场( 直流电) 起反应。因此当tDCS 的正极或阳极靠近神经元胞体或树突时，神经元自发放电增加；而电场方向颠倒时神经元放电减少。与TMS结果不同的是，tDCS 影响的只是已经处于活动状态的神经元，不会使处于休眠状态的神经元放电。另外，tDCS 刺激足够时间后停止刺激，此效应会持续长达1h。tDCS也不同于其他作用于大脑和神经的传统电刺激技术，它不会导致神经元细胞自发放电，也不会产生离散效应( 如与传统刺激技术相关的肌肉抽搐)。
tDCS原理及作用机制：
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tDCS通过在头皮上特定区域放置电极，然后刺激器向大脑输送低强度的直流电来引起颅内产生电流。此特定区域的颅内电流则会基于不同类型的刺激而提高或降低神经元的兴奋性，而神经元兴奋性则会引起大脑功能性转变。
刺激方式包括3 种，即阳极刺激、阴极刺激和伪刺激。阳极刺激通常能增强刺激部位神经元的兴奋性，阴极刺激则降低刺激部位神经元的兴奋性。已有样板显示阴极刺激可以用来治疗大脑特定区域过度兴奋引起的心理障碍，阴极刺激可以降低神经元的兴奋性，使其达到一个稳定的级别。伪刺激多的重要性在于其可以控制刺激，在进行伪刺激时，刺激器发出一个刺激电流，但是在剩余时间里刺激器不提供电流刺激，在伪刺激过程中，病人不知道他们没有被电流持续刺激，如此一来，便为实验提供了一个可控的条件，比如你可以进行双盲实验，如果没有伪刺激的功能，则阳极或者阴极刺激的效果无法被证明。
在脑部的作用机制：
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tDCS 对皮质兴奋性调节的基本机制是依据刺激的极性不同引起静息膜电位超极化或者去极化的改变。tDCS 的后效应机制也可能类似于突触的长时程易化，和长时程抑制的形成类似，但尚无证据证实，大量研究认为tDCS 的作用机制既与膜的极化有关也与突触的可塑性调节有关，其具体调节机制也是近年研究的热点。用药理学的调节作用和电物理学技术研究显示，皮质脊髓兴奋性的调节在tDCS 刺激时依赖膜极化的水平，而刺激结束后的后效应作用主要是由于皮质内突触的活动。
与其他类型刺激的比较：
与经颅磁刺激比较:相对于TMS经颅磁刺激而言，tDCS是比较新的技术，TMS是用一个充电线圈置于患部，通过引发不断变化的磁场来引起脑部的微小电流，其与tDCS相同的地方在于它们都可以用来提高或降低神经元的活跃性，但不同点在于方式不同：tDCS是使用不同的极性电流（阳极或阴极）达到提高或降低神经元活跃性的目的，而TMS则是使用高频或低频磁场达到提高或降低神经元活跃性的目的。
tDCS和TMS对于病人而言都是无痛和安全的，但是TMS一方面价格昂贵，另外对操作者要求较高，需要操作者长时间握住线圈定点刺激患部，而tDCS由于电极固定在患者头部，因此对操作者要求不高。另外TMS无法实施伪刺激，而tDCS可以，这使得tDCS的实验结果更加客观，而且已有科学文献证明tDCS的效果的持续性明显要高于TMS,并且相对于TMS而言，tDCS不会诱发癫痫。
与ECT比较：ECT是将600毫安的电流直接作用到整个大脑，ECT的目的是诱发癫痫，并且必须有麻醉师进行麻醉操作。ECT的副作用十分明显，比如使患者记忆力丧失以及困惑。因此ECT只能作用于有着严重精神疾病的患者。
tDCS安全性：由于应用确定的安全协议，tDCS被广泛的认可为一种非常安全的脑部刺激方式。其安全协议限制了刺激电流量，刺激持续时间和刺激频率，因此tDCS限制了实验的风险。安全协议：在过去的十年中，科研人员对于制定管理tDCS的安全协议做了大量的工作，在经过大量研究之后，确定了最理性的刺激持续时间和刺激电流量以及操作步骤来消除被刺激者可能产生的副作用。这些标准尚未完全设置好，仍然期待着更多的实验和研究来确定。当前普遍接受的刺激电流最大值为2毫安，设备一般对电流强度进行了限制，并给予了强度方面的建议，当然此强度也必然对被刺激者不造成任何伤害或副作用。研究人员已经确定了在老鼠脑部会造成伤害的电流密度：在阴极刺激中，142.9 A/m2的电流密度将会输送52400 C/m2的电荷密度，而超越这个值将会引起老鼠的脑部的病变，而这个值超过了当前正在使用电流密度2个数量级。
当前对刺激时间没有严格的限定，通常认为20分钟是一个理想的数值。刺激时间越长，刺激结束后，可观察到的效果持续的时间则越长，一个10分钟的刺激可以产生超过最多1个小时的持续性效果。通常认为每次刺激间隔时间为48小时到一周，同时我们建议告诉被刺激者可能会产生的后效应。
tDCS应用范围：tDCS在临床治疗上有着广阔的运用前景，其在治疗帕金森，耳鸣，肌肉纤维疼痛和脑卒中后运动障碍上的疗效已经得到了证明最近的研究发现，tDCS可以用于治疗脑卒中后言语功能障碍，并且其效果可以持续到一周后的再测验。另外经颅直流电刺激疗法对心理疾病和精神疾病上也有着明显的作用，比如抑郁症，焦虑症以及精神分裂症。目前有些科研人员在研究如何利用tDCS提高人的注意力和专注程度。
tDCS在心理学研究上的应用主要涉及的是对大脑特定区域或者特定心理问题症状的研究，比如科研人员对于工作记忆的功能和特征做了大量的研究,在这些研究中，科研人员使用tDCS刺激被测者的大脑特定区域，然后在安排被测人员进行认知任务时观察刺激的效果。总之，tDCS这种安全、不良反应小的皮质刺激手段为临床工作者提供了新的治疗思路。随着人们对tDCS研究的不断深入，它将作为临床治疗的辅助手段，越来越多地应用到临床实践当中