经颅直流电刺激小脑以调节人类认知功能

摘要

来源：Pope, P. A. 利用小脑经颅直流电刺激调节认知功能。J. Vis. Exp. (2015)

本视频通过调节小脑中的神经活动，演示了阴极经颅直流电刺激（tDCS）对认知功能的影响。视频概述了实施tDCS、执行认知任务以及分析其对工作记忆影响的各个步骤。

方案

所有涉及人类受试者的研究程序均遵循机构、国家及国际人类福利指南进行，并已通过当地机构审查委员会的审核。

1. 小脑经颅直流电刺激（tDCS）的操作

注意：经颅直流电刺激（tDCS）在人类中使用被认为是安全的。然而，本研究中实施 tDCS 的研究人员均具备急救资质。建议在进行 tDCS 时应有具备急救资质的人员在场，以确保受试者在操作过程中如出现不适或晕厥时其安全不会受到威胁。实施 tDCS 期间，切勿让受试者无人看护。

1. 预先将两个海绵电极（表面积 = 25 cm²）用导电液浸泡²在标准的0.9% NaCl生理盐水中浸泡至饱和。
2. 为在右侧小脑皮层施加兴奋性（阳极）刺激，将红色电极置于枕外隆凸（inion）下方1 cm、右侧4 cm处。
   注意： 头皮上的这一侧位大致对应小脑第Ⅶ小叶的位置。
3. 为完成电极布局，将参考电极或阴极电极（蓝色）置于右肩三角肌上方。
4. 为实施抑制性（阴极）刺激，重复上述步骤并将两块海绵电极位置对调（即，将蓝色电极置于头部，红色电极置于肩部。
5. 为实施假性tDCS，给予伪刺激（例如，110 µA，持续15毫秒，每550毫秒一次）替代刺激电流，持续20分钟。电极放置位置与上述相同，但在假刺激组中，需在不同受试者间交叉平衡红色和蓝色电极的位置。
6. 用橡胶带或自粘绷带将湿电极牢固地固定在头部和上臂。在受试者颈部后方放置一些纸巾，以吸收滴落的生理盐水溶液。
   注意： 检查固定电极后其预定位置是否发生移动。为确保最佳的电极-皮肤接触，应使电极平贴于头皮，避免置于毛发之上。
7. 以斜坡方式在10秒内分别逐渐增加和减少每次刺激干预的起始和终止时的直流电（DC）。使用可靠的电流调节式直流刺激器，将刺激强度设定为2 mA，并持续给予20分钟。材料列表).
   注意： 这种强度与其他人所使用的相似，被认为是一种安全的暴露水平，远低于引起组织损伤的阈值。
8. 在刺激期间，告知受试者保持休息或放松状态，并避免使用电子设备，以防止引入可能影响实验结果的混杂因素。
   注意： 受试者在刺激电流开始时，常会在一个或两个电极部位感到轻微的瘙痒感（和/或口腔内有金属味）。应向受试者说明，这些感觉会在数秒后消失，此后即无法察觉经颅直流电刺激（tDCS）的存在。
9. 将阳极、阴极或假刺激以伪随机顺序分别施加于三个独立的参与者组（组间设计，非相关样本）。确保各组在参与者总数、性别分布和平均年龄方面具有可比性。

2. 脑刺激后，以交叉平衡顺序进行节律性听觉序列加法任务（PASAT）和节律性听觉序列减法任务（PASST），并按此顺序进行名词与动词阅读任务以及动词生成任务。实验一（计算任务）和实验二（语言任务）以伪随机顺序进行。脑刺激后不得对任一任务提供练习。

注意： 在其他认知研究中，真实刺激和伪刺激已应用于同一队列（参与者内设计，相关样本），两次刺激之间至少间隔 5-7 天的洗脱期。然而，在较高电流强度下，区分伪刺激和真实刺激相对容易。这在参与者内设计中可能带来问题，但在本研究所述的参与者间设计中则不会出现此类问题。

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
耳机	Beyerdynamic	DT234 Pro	确保在测试间隔期间麦克风不会偏离受试者的嘴部位置。
直流刺激器	Magstim	DC Stimulator Plus	电极放置是影响经颅直流电刺激（tDCS）效果的关键成功因素
刺激呈现与记录软件	www.neurobs.com	Presentation (Version 14.2)	在实验一中，保持每位受试者在不同会话间的刺激呈现速率一致