摘要：在现代医学研究不断深入的背景下，德国罗斯托克大学医学院科研人员，针对4至8岁儿童开展了一项关于短期经颅直流电刺激（tDCS）与脑电图（EEG）测量的研究，旨在探索tDCS对儿童大脑神经网络的影响及其在儿童精神疾病治疗中的潜在应用价值，该研究发表在最新一期的《J

在现代医学研究不断深入的背景下，德国罗斯托克大学医学院科研人员，针对4至8岁儿童开展了一项关于短期经颅直流电刺激（tDCS）与脑电图（EEG）测量的研究，旨在探索tDCS对儿童大脑神经网络的影响及其在儿童精神疾病治疗中的潜在应用价值，该研究发表在最新一期的《Journal of Neural Transmission》（神经传输杂志）上。

研究背景：聚焦儿童大脑发育与精神疾病治疗

经颅直流电刺激（tDCS）作为一种新兴的非侵入性神经调控技术，近年来在成人精神疾病治疗领域展现出良好的应用前景。其原理是通过在头皮特定区域放置电极，施加微弱的直流电场，进而调节大脑皮层神经元的活动。在成人中，诸多研究表明tDCS对于抑郁症、焦虑症等精神疾病具有一定的治疗效果，且安全性较高。然而，儿童的大脑处于持续发育的动态过程中，神经网络的连接模式和功能特性与成人存在显著差异。目前，关于tDCS在儿童大脑中的作用机制、安全性以及有效性等方面的研究极为有限，这严重制约了tDCS技术在儿童精神疾病治疗领域的推广应用。基于此，我们开展了本项针对儿童早期短期tDCS与EEG测量的研究，期望为儿童精神疾病的治疗开辟新的途径。

研究目的：精准探究tDCS对儿童大脑的影响

本研究的核心目标是深入探究在儿童中应用EEG测量tDCS刺激下的大脑连接变化情况。具体而言，我们期望揭示tDCS对儿童左侧背外侧前额皮层（DLPFC）及其相关神经网络的功能连接性的影响规律。DLPFC作为大脑中与高级认知功能密切相关的关键区域，其神经活动异常与多种儿童精神疾病的发生发展存在密切关联，如注意力缺陷多动障碍（ADHD）。通过精准调控DLPFC的神经活动，有望为改善儿童认知功能和治疗相关精神疾病提供新的策略。

同时，我们高度重视tDCS检查程序对儿童可能造成的生理和心理负担。鉴于年幼儿童在表达自身感受方面的局限性，本研究引入心率变异性（HRV）作为评估儿童压力水平的客观生理指标。HRV反映了自主神经系统功能状态，特别是交感神经与副交感神经的平衡关系。通过监测HRV的变化，我们能够实时、客观地评估儿童在接受tDCS刺激过程中的压力反应，为确保tDCS在儿童中的安全应用提供关键数据支持。

研究方法：严谨规范的实验流程

（一）实验设计与伦理审批

本研究采用单中心实验设计，在德国罗斯托克大学医学院的儿童和青少年精神病学、神经病学、心理治疗和心身医学系严格开展。研究方案在提交伦理委员会进行全面审查后，顺利获得批准，确保研究流程符合伦理规范，充分保障儿童参与者的权益。

（二）参与者筛选：精准选择研究对象

纳入标准明确为年龄在4.0至8.0岁之间的儿童。为确保研究结果的可靠性，我们对儿童的发育历程和癫痫家族史进行了详细访谈，并实施了全面的神经系统检查。最终，共有11名儿童符合条件并参与研究，包括5名女性和6名男性，中位年龄为5.4岁。

（三）数据采集：多维度捕捉大脑信息

在数据采集环节，我们综合运用脑电图（EEG）和经颅直流电刺激（tDCS）技术，实现对儿童大脑活动的精准监测和调节。

EEG数据采集 ：借助XLTEK脑电图系统（eeg32u放大器，Natus Europe GmbH，Planegg，德国），儿童在舒适 seated 的半躺椅子上闭目接受连续脑电图记录。依据国际10 - 20系统，在头皮精准放置19个电极，并以耳垂为参考电极。同时，为监测心弹伪影并计算心率变异性，在胸部放置两个ECG电极（导联1）。脑电图数据以1024Hz频率高速采样，设置0.1Hz低截止频率和400Hz高截止频率的滤波器，利用BrainVision Analyzer软件对数据进行实时监测与初步分析。

tDCS刺激实施 ：采用NeuroConn DC-STIMULATOR PLUS设备进行tDCS刺激。阳极电极（直径2.5厘米）精准放置于左背外侧前额皮层（DLPFC），阴极电极位于右锁骨上，刺激强度严格控制在1mA，持续时间为2分钟。在刺激前10分钟、刺激期间及刺激后10分钟全程记录EEG数据，ECG数据同步持续记录，为后续分析提供全面数据支持。

（四）心率变异性分析：深度解读压力生理信号

从BrainVision Analyzer软件导出包含RR间期的原始数据，导入Kubios HRV Premium软件进行处理。数据预处理环节，采用默认设置，运用RR去趋势方法（lambda = 500）优化数据质量，并通过“自动方法”对RR系列进行伪影校正，严格排除伪影含量超过3%的数据集，确保分析数据的准确性。

（五）EEG预处理与源分析：深度挖掘大脑皮层活动

EEG预处理流程基于Brainvision Analyzer软件和VIGALL工具箱手册规范开展。采用巴特沃斯零相滤波器对数据进行0.5 - 70Hz滤波，并加入50Hz陷波滤波去除工频干扰。将数据分段为2秒时长，并通过视觉检查进行初步伪影筛选。运用独立成分分析（ICA）算法分离独立信号成分，排除眨眼、眼球运动和心搏伪影等持续伪影干扰，对剩余伪影进行标记。皮层源分析采用低分辨率电磁源层析成像（LORETA）技术，基于7毫米等体积体素电流密度值重建解，聚焦额叶、中央、顶叶、枕叶和颞叶等关键脑区，对各皮层感兴趣区域（ROI）的解进行平均处理。

（六）EEG连接性分析：构建神经网络功能连接图谱

运用加权相位滞后指数（wPLI）作为核心指标量化EEG通道间的连接性，通过计算每对电极在不同频率带下的wPLI值，构建儿童大脑功能连接网络图。同时，引入图论中的最小生成树（MST）方法分析全脑静息态网络拓扑结构，计算包括最大度数、叶片数量、强度、直径、接近度、介中心性、偏心率和不平衡指数在内的多个MST参数，全面揭示大脑网络的拓扑特性变化。

研究结果：深度剖析tDCS对儿童大脑的影响

（一）参与者耐受性与安全性评估

在整个研究过程中，我们严谨观察并记录了儿童对tDCS刺激的耐受性情况。令人欣慰的是，研究期间未出现任何严重的不良反应。仅有轻微的不良反应，如皮肤红斑和瘙痒，发生率分别为3例和9例，且症状轻微，均在次日完全消退，未遗留任何后遗症。这一结果初步证实了tDCS与EEG结合技术在儿童中的良好耐受性，至少在短期应用和本研究设定的实验条件下，该技术不会对儿童造成显著的身体不适或伤害，为tDCS技术在儿童领域的进一步研究和应用提供了关键的安全性证据。

（二）心率变异性分析结果

心率变异性（HRV）分析结果显示，在刺激后，连续差异的均方根（RMSSD）指标呈现显著增加趋势，但效应量（Cohen’s d）仅为0.14，表明变化幅度较小。更为关键的是，在刺激过程中，高频段（HF）活动的相对功率未出现显著变化。综合这两个指标分析可知，tDCS刺激过程中，儿童自主神经系统激活状态基本稳定，压力水平未发生显著波动。这一发现不仅进一步强化了tDCS在儿童中的安全性数据，还表明该技术可能不会对儿童的心理状态造成过度负担，使其有望成为一种相对舒适且易于接受的治疗方法。

（三）定量脑电图数据分析

对EEG数据集进行严格筛选后，仅5%的数据集被排除，充分确保了数据质量。EEG数据显示儿童大脑呈现出正常的皮层结构特征，后枕叶以α波峰为主，前额叶则以β节律占主导地位。

δ波段功率变化：在基线至刺激以及基线至刺激后的对比分析中，双侧半球的δ波段功率变化达到显著性水平，提示tDCS刺激可能对大脑δ波活动产生特定调节作用。然而，刺激区域内功率变化未达显著水平，暗示tDCS对大脑功率的影响具有复杂性和特异性，需深入探究其背后的神经机制。

对侧中心旁区α波段功率变化：刺激后对侧中心旁区α波段功率出现减少现象，表明tDCS刺激不仅能产生直接区域性效应，还可通过大脑连接网络引发其他脑区的活动变化，为理解tDCS作用机制提供了新线索。

（四）EEG连接性分析结果

EEG连接性分析揭示了tDCS刺激对儿童大脑神经网络连接性的显著影响。在刺激后的状态下，前额 - 颞 - 顶叶网络的连接性在左侧和右侧半球均显著增强，尤其在α和β波段表现突出。

α波段连接性变化：刺激期间，Fz和Pz之间的wPLI值显著增加；刺激后，F3、F8、Fz和Pz之间以及F8和Cz之间的wPLI显著上升，表明tDCS刺激促进了前额叶与顶叶间的功能连接，可能提升大脑信息整合和认知处理效率。而在刺激期间，颞部和额叶连接的wPLI显著减少，提示大脑对刺激存在即时适应性调节机制。

β波段连接性变化：刺激期间，T6和P4之间的wPLI显著增加，而Fp2和F8之间的wPLI减少；刺激后，F3-P3、O1和F7-P3之间的连接显著增强，P4和Fp2之间的连接则显著减弱。β波段变化与大脑执行功能、运动准备和认知控制过程密切相关，提示tDCS刺激可能对高级认知功能相关神经网络产生特定调节作用。

（五）MST分析结果

MST分析显示，在刺激期间的α波段中，MST参数（介数、中心性κ和最大度）发生显著变化；刺激后的MST参数（介数、中心性、接近性、偏心性和κ）也呈现显著改变。

最大度数变化：最大度数增加表明大脑网络中某些节点连接数量增多，成为信息传递关键枢纽，提示大脑网络连接模式在tDCS刺激下发生重组以适应神经活动变化。

介中心性变化：介中心性变化反映大脑网络信息流动关键路径转变，某些节点中介作用增强，提示大脑为优化通信效率调整内部连接架构。

接近性变化：接近度增加表明大脑网络节点间平均最短路径长度缩短，信息传递更迅速高效，可能提升大脑网络全局效率，为认知功能改善提供神经基础。

偏心率变化：偏心率变化揭示大脑网络节点中心性改变，某些节点核心地位加强，提示大脑网络为维持稳定性和功能性调整节点重要性和连接关系。

不平衡指数变化：不平衡指数改变反映大脑网络子网络间连接强度分布变化，提示大脑网络在处理tDCS刺激时增强关键子网络协同作用或削弱非必要连接，达到新的动态平衡状态。

研究意义：为儿童精神健康治疗提供全新视角

（一）潜在临床应用价值

本研究为儿童和青少年精神病学领域带来重大突破。首先，证实tDCS与EEG结合在儿童中的可行性且无显著压力增加，为tDCS发展为儿童精神疾病辅助治疗手段奠定基础，为ADHD、自闭症等患儿带来新希望。其次，通过EEG测量深入探究tDCS对发育中大脑的影响，为优化治疗参数、靶向脑区及设计个性化方案提供科学依据，有望提升tDCS治疗效果并减少副作用，实现精准医疗。

（二）深入理解发育中大脑特性

研究为探索儿童大脑发育提供独特视角和数据。发现tDCS刺激可增强前额 - 颞 - 顶叶网络连接性，这些脑区在儿童认知和情感发育中起核心作用，提示未来可通过调节关键脑区连接性改善儿童认知和情绪功能，促进全面发展。

（三）方法学创新与贡献

研究在方法学上实现创新，将tDCS、EEG和HRV测量技术结合，构建多维度研究平台，全面捕捉大脑电活动、神经网络连接性和自主神经系统反应信息。同时，引入图论分析方法（MST）深入挖掘EEG连接性数据，揭示大脑网络拓扑结构变化，为儿童神经科学研究提供新工具和方法，推动研究向精细化、系统化发展。

结论：展望tDCS在儿童精神健康领域的应用前景

本研究通过严谨实验设计和深入数据分析，为tDCS在儿童早期的应用提供重要科学证据。结果显示，tDCS与EEG结合在儿童中具有可行性且压力增加不显著，有望成为儿童精神疾病的辅助治疗手段。HRV是评估儿童压力的客观指标，tDCS与EEG结合有助于深入理解发育中大脑连接变化，可能提升神经刺激疗效。较短刺激时间即可引发儿童大脑连接变化，为临床治疗提供高效便捷方案。尽管研究存在局限性，但其为儿童精神健康领域开辟新路径。未来，我们将在更大规模、更严谨设计和更长期随访的研究中进一步验证tDCS的安全性和有效性，探索其在儿童精神疾病治疗中的最佳应用模式，以期为促进儿童精神健康贡献更多科学力量。

来源：每日健康推送