本方案描述了在睡眠期间进行高分辨率经颅直流电刺激，并同步实施脑电图监测，以研究特定脑区与睡眠及其相关过程之间的因果关系。
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本文内容
摘要
摘要
高分辨率经颅直流电刺激（HD-tDCS）能够在睡眠期间实现对神经活动的高空间精度调控。本方案提供了一种使用4×1环形电极配置实施HD-tDCS的综合方法，同时记录高分辨率脑电图（HD-EEG），以监测睡眠结构及刺激效应。该技术可系统性调节多个参数，每个参数的选择均会产生不同的神经生理结果，从而为针对特定脑区和振荡模式的研究问题提供定制化干预的机会。成功实施本方案需重点关注电极放置、阻抗管理以及实时睡眠分期能力。该方法具有高度灵活性，且能够探究睡眠生理中的因果关系，因此可广泛应用于从基础神经科学到基于睡眠优化的临床干预等多个领域。本文所述的标准化且灵活的框架，确立了HD-tDCS作为系统研究睡眠神经生物学及其临床意义的可靠平台。
引言
睡眠对大脑健康和认知功能至关重要，特定的睡眠振荡具有关键的支持和恢复作用。调控这些睡眠振荡的能力为建立睡眠、大脑活动与认知之间的因果关系提供了独特的机会。近年来出现了多种神经调控技术，其中经颅直流电刺激（tDCS）作为一种非侵入性方法，在调节睡眠期间的神经活动方面展现出良好的应用前景1,2,3,4。
传统的经颅直流电刺激（tDCS）通过较大的电极片（通常为25–35 cm2）施加直流电，导致刺激效应相对弥散5。tDCS在睡眠期间的有效性和特异性取决于多个可系统调控的关键参数。电极放置位置从根本上决定了哪些皮层区域接受刺激；双侧额部电极配置可能增强慢波振荡和睡眠纺锤波6,7，也可能减少总睡眠时间8，具体效果取决于电极组合方式和极性。电流强度（通常为0.2–2.0 mA）对神经生理反应的幅度和受试者的耐受性均表现出剂量依赖性效应9。时间参数，包括总....
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方案
本研究经批准后，严格遵循本机构的伦理准则进行。已向研究参与者充分说明实验流程、风险及益处，并获得其知情同意。
1. 禁忌症与安全注意事项
- 实验设置前，根据当前安全指南16,17（表1），确认受试者无任何进行高分辨率经颅直流电刺激（HD-tDCS）的禁忌证。
- 仔细检查受试者头皮是否存在皮肤病变，避免对有损伤或炎症的区域进行刺激。
- 回顾受试者正在使用的药物，因为作用于中枢神经系统的药物可能改变刺激的效果。
- 在充分说明操作流程、风险及益处后，获取受试者的知情同意。
- 筛查基线症状16，以排除可能与刺激相关效应相混淆的既存症状16,17，包括：头痛、头皮不适、刺痛感、瘙痒、烧灼感、皮肤发红、嗜睡、注意力难以集中以及情绪变化。
2. 仪器设备准备
注意：本方案描述的是使用独立的设备分别进行高分辨率经颅直流电刺激（HD-tDCS）和脑电图（EEG）记录（<....
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结果
当正确实施该方案时，睡眠期间的高分辨率经颅直流电刺激（HD-tDCS）可产生可测量且可重复的睡眠结构与生理变化，这些变化随所选刺激参数的不同而呈现系统性差异。图4 展示了双侧额颞部刺激的一种可能布阵方式，体现了4×1环形电极的空间精准性。方案的成功实施可通过多个关键指标加以确认。理想的电极准备应使所有记录和刺激电极的阻抗值均低于25 kΩ，从而获得干净、伪迹极少的脑电图（EEG）信号。图5 展示了上升阶段典型的EEG轨迹，显示基线活动稳定，无过度噪声或电极伪迹。制备良好并正确放置的电极在整个记录过程中能保持稳定的阻抗，从而清晰呈现睡眠结构的转换过程。
HD-tDCS 的神经生理效应在很大程度上取决于所选择的具体参数。不同的电极放置位置会产生相应不同的电流流动模式及相关的生理变化：与中央区或顶叶区配置相比，前额叶蒙太奇会影响不同的振荡模.......
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讨论
本方案提供了一种标准化且灵活的方法框架，用于在睡眠期间实施高分辨率经颅直流电刺激（HD-tDCS），并同步进行脑电图（EEG）监测。该技术的主要优势在于其具有焦点明确、参数可控的神经调控能力，并能够直接监测其神经生理效应。这使得研究人员能够检验特定脑区活动与睡眠相关过程之间的因果关系。
睡眠期间成功且可靠地执行高分辨率经颅直流电刺激（HD-tDCS）需要关注某些参数。4×1环形电极所带来的更高空间精度，要求电极放置更加准确，以增强敏感性，最大限度地实现靶区定位并最小化非靶效应。同时，这种精度也使得刺激导联组合的范围更加多样化，不同导联在电流分布和刺激效果上虽差异细微但可区分5,25,26,27。这为无创、高精度地靶向更特定的脑区提供了令人期待的机会28，标志着在将脑解剖结构及潜在神.......
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致谢
我们衷心感谢贝斯以色列女执事医疗中心临床研究协调员核心设施（RRID:SCR_027579）对本研究提供的宝贵支持，包括专用的研究空间和基础设施。我们还感谢该核心设施为本论文的发表所提供的慷慨支持。
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材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| Ag/AgCl 烧结环电极 | Soterix Medical | HD-1AGE-12 | 用于刺激装置设置 |
| 酒精棉片 | NA | NA | 用于脑电图（EEG）装置设置 |
| 耳塞 | NA | NA | 帮助受试者入睡 |
| EC2 | Natus | CR-003 | 用于脑电图（EEG）装置设置 |
| 脑电图记录帽（带附着电极） | Natus | 21114 | 用于脑电图（EEG）装置设置 |
| 电极凝胶 | Electro-Cap International, Inc. | E11 | 用于脑电图（EEG）装置设置 |
| 纱布方块 | NA | NA | 用于脑电图（EEG）装置设置 |
| 金杯电极 | Natus | F-E5GH-48 | 用于眼电图（EOG）和肌电图（EMG）信号采集 |
| 具备64通道功能的高密度脑电图（HD-EEG）系统 | Natus | Brain Monitor EEG Amplifier | 用于脑电图（EEG）装置设置 |
| HD凝胶 | Soterix Medical | HD-1GEL | 用于刺激装置设置 |
| HD-tDCS 电极固定器 | Soterix Medical | HD-1A.2 | 用于刺激装置设置 |
| HD-tDCS 刺激适配器 | Soterix Medical 4x1 多通道刺激适配器 | Model 4X1-C3A | 用于刺激装置设置 |
| HD-tDCS 刺激系统 | Soterix Medical M×N HD 经颅刺激系统 | Model 9002 | 用于刺激装置设置 |
| 用于固定脑电图记录帽并准备凝胶的头模（如需要） | 用于脑电图（EEG）装置设置 | ||
| Nuprep | Weaver and Company | 10-30 | 用于脑电图（EEG）装置设置 |
| 棉签 | Q-tips | https://www.qtips.com/ | 用于脑电图（EEG）装置设置 |
| 剪刀 | NA | NA | 用于脑电图（EEG）装置设置 |
| 专用连接电缆/导线 | Soterix Medical | CUS_MxN_CBL | 用于刺激电极 |
| 装水的喷雾瓶（及杯子） | NA | NA | 用于脑电图（EEG）装置设置 |
| 胶带 | NA | NA | 用于脑电图（EEG）装置设置 |
| 10 mL 注射器配16号钝头针 | NA | NA | 用于脑电图/刺激装置设置 |
| Ten-20 | Weaver and Company | 10-20-8 | 用于脑电图（EEG）装置设置 |
| 压舌板 | NA | NA | 用于脑电图（EEG）装置设置 |
| 毛巾 | NA | NA | 用于脑电图（EEG）装置设置 |
参考文献
- Nitsche, M. A., et al. Transcranial direct current stimulation: state of the art 2008. Brain Stimul. 1 (3), 206-223 (2008).
- Fehér, K. D., et al. Shaping the slow waves of sleep: a systema....
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重印与许可
