TDCS对自闭症儿童的抑制控制增强及其对持续注意力的转移效应研究：基于fNIRS的研究

背景

自闭症谱系障碍（Autism Spectrum Disorder，ASD）是一类以社会交往障碍、兴趣狭窄及重复性行为为特征的神经发育障碍。许多研究发现，ASD个体在抑制控制能力上存在显著缺陷。这种缺陷在儿童和青少年时期尤为明显，可能源于这些个体大脑特定区域的发育障碍。因此，在儿童时期解决ASD个体的抑制控制缺陷非常关键，因为这对于他们未来的其他能力发展至关重要。

目前，针对ASD个体抑制控制能力的干预主要是行为训练。然而，单一的训练方法的效果并不理想，需要较长的干预时间。经颅直流电刺激（Transcranial Direct Current Stimulation，TDCS）作为一种新兴的神经调节技术，因其良好的安全性和耐受性，近年来在认知神经科学和临床领域受到了广泛关注。TDCS的作用机制是通过对目标神经元施加微弱的直流电，从而调节神经元膜电位，进而改变皮层兴奋性。通常情况下，阳极TDCS增加神经元的兴奋性，而阴极TDCS则降低神经元的兴奋性。已有研究表明，TDCS可以增强行为疗法的效果。

研究来源

本文《The effect of tdcs on inhibitory control and its transfer effect on sustained attention in children with autism spectrum disorder: an fnirs study》由以下作者共同完成：Liu Chen、Bang Du、Ke Li（共同第一作者）、Kaiyun Li（通讯作者）、Tingting Hou、Fanlu Jia 来自中国济南大学教育与心理学院，Li Li 来自中国淄博市博山特殊教育中心学校。文章发表于2024年4月30日，刊载于Brain Stimulation期刊。

研究方法

流程

本研究旨在探讨多次TDCS联合抑制控制训练对ASD儿童抑制控制、近转移效应（干扰控制）及远转移效应（持续注意力、注意力稳定性）的影响，并通过功能性近红外光谱（fnirs）技术来测量这些效应的脑活动变化。

实验包括28名ASD儿童，随机分配到真性TDCS组和模拟TDCS组。实验组接受了每日15分钟、连续8天的双额叶1.5mA强度的TDCS刺激，同时进行计算机化的go/no-go抑制控制训练任务。行为表现通过多种任务来评估，包括狗/猴和昼/夜Stroop任务（抑制控制）、连续性能测验和取消测试（持续注意力）。此外，还评估了课堂和家庭中的抑制控制和持续注意力。

fnirs 和 TDCS 参数

fnirs记录了参加者在计算机化昼/夜Stroop任务和连续性能测验中的大脑氧合血红蛋白（HbO）变化。TDCS参数设置为阳极电极放置在左额叶F3位置，阴极电极放置在右额叶F4位置，每次刺激时间为15分钟，强度1.5mA。模拟TDCS的刺激时间和真性TDCS相同，但只在开始和结束时给与短暂的电流刺激，实验期间无电流刺激。

数据处理

fnirs数据用NIRSpark软件进行分析，采用一般线性模型（GLM）来处理血氧浓度时间序列数据。行为数据的统计分析采用SPSS 25.0软件进行，对各组在不同时间点的表现进行F检验。

研究结果

近转移效应

近转移任务（狗/猴和昼/夜Stroop任务）结果显示，在接受TDCS同步go/no-go训练后的ASD儿童，其抑制控制（dog/monkey任务得分、day/night Stroop任务反应时间差和准确率）显著改善。这表明，在双额区施加TDCS可以有效地提高ASD儿童的抑制控制能力及其在类似任务中的转移效应。

远转移效应

在远转移任务（连续性能测验和取消测试）中，ASD儿童在接受TDCS同步抑制控制训练后，反应时间（RT）和注意力稳定性（LISAS评分）均有显著改善。这表明TDCS可以提高ASD儿童的持续注意力，并且这一效果可以在不同类型的任务中体现出来。

生理反应

fnirs结果显示，接受TDCS的ASD儿童在完成任务时其右前额极区（FPA）及双侧背外侧前额叶皮质（DLPFC）的血氧浓度（HbO）显著增加。这表明TDCS不仅提高了ASD儿童的行为表现，还增强了其相关脑区的活动。

教室和日常生活表现

在课堂环境中，ASD儿童在持续注意力方面的表现频率和总时长显著改善，问题行为的总时长显著减少。然而，在日常生活中的抑制控制和持续注意力评分上未发现显著改善。

结论

本研究发现，多次TDCS联合抑制控制训练能够显著提高ASD儿童的抑制控制能力及其在相关任务中的转移效应，这一效应也能在教室环境中体现出来。然而，日常生活中的效应未见显著改善。

研究意义

此研究表明，TDCS联合抑制控制训练是一种有潜力的、安全有效的方法，可以提高ASD儿童的抑制控制能力和持续注意力。该方法不仅有助于改善ASD儿童的行为表现，还在增强相关脑区活动方面具有显著效果。未来的研究可以进一步探讨不同参数和训练强度的TDCS对ASD儿童的长远效果，以及在更广泛人群中的适用性。此外，进一步探讨大脑功能连接和网络的变化，可以为理解ASD患者的神经机制提供更多的证据。

未来研究方向

尽管本研究在TDCS对ASD的影响方面做出了显著贡献，但也存在一些局限性。例如，本研究只筛选了IQ>60的ASD儿童，未来可以扩大年龄和IQ范围，以提高研究结果的泛化性。此外，可以结合神经功能连接和不同脑区的变化，进一步研究ASD患者抑制控制的神经机制。