傳統(tǒng)tACS的瓶頸

傳統(tǒng)經(jīng)顱交流電刺激（tACS）通過單頻正弦電流調(diào)節(jié)皮層興奮性，但其作用機(jī)制存在顯著局限：

空間局限性：早期研究多聚焦于初級(jí)運(yùn)動(dòng)皮層（M1），通過運(yùn)動(dòng)誘發(fā)電位（MEPs）評(píng)估效果。對(duì)于高階認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)（如前額葉-頂葉網(wǎng)絡(luò)）的調(diào)控缺乏直接證據(jù)。

機(jī)制單一性：假設(shè)刺激電流與皮層興奮性呈線性關(guān)系，即電流幅度的瞬時(shí)變化直接決定神經(jīng)響應(yīng)。然而，此假設(shè)無法解釋復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)層面的相位依賴性交互。

Phase-shifted tACS的提出

為突破上述限制，研究者提出多電極相位差刺激（Phase-shifted tACS），其核心創(chuàng)新在于：

多電極協(xié)同：通過兩個(gè)或多個(gè)電極施加相位差異化的交流電流，直接干預(yù)腦區(qū)間的振蕩同步性。例如，在右前額葉（F4）和頂葉（P4）施加相位差為0°或180°的6Hz電流。

多電極協(xié)同刺激

動(dòng)態(tài)電場(chǎng)控制：調(diào)節(jié)電極間的電流相位差可生成具有特定時(shí)空特性的顱內(nèi)電場(chǎng)，模擬自然神經(jīng)通信模式。當(dāng)相位差為180°時(shí)，前額葉與頂葉電場(chǎng)方向相反，而0°相位差則產(chǎn)生雙向分布電場(chǎng)。

給定刺激條件下大腦內(nèi)隨時(shí)間變化的電場(chǎng)情況

HUIYING

原理機(jī)制：電場(chǎng)動(dòng)態(tài)與神經(jīng)調(diào)制的雙重路徑

電場(chǎng)時(shí)空特性

Phase-shifted tACS的電場(chǎng)特性由以下關(guān)鍵因素決定：

幅度非線性：電場(chǎng)強(qiáng)度隨刺激相位差呈正弦曲線變化。當(dāng)兩電極相位差為180°時(shí)，電場(chǎng)強(qiáng)度是0°時(shí)的2-2.3倍。

給定刺激條件下大腦內(nèi)的電壓和電場(chǎng)相位

相位梯度：電場(chǎng)相位沿空間分布存在差異。例如，90°相位差時(shí)，前額葉與頂葉的電場(chǎng)相位差最大。

施加不同相位的交流電刺激觀察大腦電場(chǎng)

行波刺激：時(shí)空動(dòng)態(tài)調(diào)控

Phase-shifted tACS可生成"行波電場(chǎng)"，其特性包括：

傳播方向：電場(chǎng)最大值隨時(shí)間沿特定方向遷移。例如，45°相位差時(shí)，電場(chǎng)從前額葉逐漸向頂葉傳播。

刺激（相位差為45°）過程中灰質(zhì)表面電場(chǎng)的計(jì)算機(jī)模型

神經(jīng)元類型特異性響應(yīng)機(jī)制

研究通過雪貂模型揭示了tACS的細(xì)胞類型特異性效應(yīng)：

清醒頭固定雪貂的組織學(xué)及內(nèi)源性α 波段振蕩

快速發(fā)放抑制性中間神經(jīng)元（FS）的優(yōu)先同步：α頻段（6-17 Hz）刺激下，F(xiàn)S神經(jīng)元因更強(qiáng)的內(nèi)源性α振蕩耦合，表現(xiàn)出比寬脈沖神經(jīng)元更顯著的相位鎖定。

α頻段的窄峰細(xì)胞（紅色）的PLV值（相位鎖定值）明顯高于寬峰單元

膜電位整合機(jī)制：神經(jīng)元膜的時(shí)間常數(shù)（≈10ms）允許跨周期電荷累積，導(dǎo)致刺激電流與興奮性變化呈非線性關(guān)系。

HUIYING

研究成果：從基礎(chǔ)到應(yīng)用

相位依賴性信號(hào)傳遞調(diào)控

前額葉刺激效應(yīng)：

經(jīng)顱交流電刺激（tACS）、經(jīng)顱磁刺激（TMS）和腦電圖（EEG）同步記錄的實(shí)驗(yàn)裝置

早期成分（40-60ms）：經(jīng)顱磁刺激誘發(fā)電位（TEPs）在90°相位（波峰）顯著增強(qiáng)，270°相位（波谷）抑制。

晚期成分（160-180ms）：相位效應(yīng)擴(kuò)散至對(duì)側(cè)皮層，表明網(wǎng)絡(luò)級(jí)聯(lián)調(diào)控。

頂葉刺激驗(yàn)證：相位依賴性TEPs變化在80-100ms后出現(xiàn)，反映信號(hào)從前額葉到頂葉的傳導(dǎo)時(shí)間。

頂葉tACS期間TMS誘發(fā)電位（TEP）的頭皮地形圖

電場(chǎng)動(dòng)態(tài)的量化驗(yàn)證

研究通過行為學(xué)與fMRI聯(lián)合實(shí)驗(yàn)揭示了以下發(fā)現(xiàn)：

行為學(xué)效應(yīng)：

同步（0°相位）tACS顯著改善高認(rèn)知負(fù)荷任務(wù)（2-back）的反應(yīng)時(shí)間（RT），較異步（180°相位）和假刺激條件分別縮短0.76和0.58個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差。

低負(fù)荷任務(wù)（1-back和CRT）未觀察到顯著改善，表明相位同步效應(yīng)與認(rèn)知需求密切相關(guān)。

HUIYING

應(yīng)用領(lǐng)域

認(rèn)知增強(qiáng)與神經(jīng)調(diào)控

工作記憶優(yōu)化：前額葉θ同步性是工作記憶的核心機(jī)制。同步tACS可增強(qiáng)前額葉-頂葉相位耦合，將2-back任務(wù)反應(yīng)時(shí)間縮短至接近1-back水平。

神經(jīng)精神疾病干預(yù)

精神分裂癥：前額葉θ振蕩紊亂是核心病理特征，相位特異性刺激可恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)同步性。

抑郁癥：調(diào)節(jié)默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)與額頂控制網(wǎng)絡(luò)的相位關(guān)系可能改善情緒加工。

腦機(jī)接口與神經(jīng)工程

閉環(huán)刺激系統(tǒng)：結(jié)合實(shí)時(shí)EEG反饋，動(dòng)態(tài)調(diào)整刺激相位以維持最佳網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)。

個(gè)性化參數(shù)優(yōu)化：基于個(gè)體解剖模型（如SimNIBS）定制電極布局與相位差。

總結(jié)

Phase-shifted tACS通過精準(zhǔn)控制電場(chǎng)的時(shí)空動(dòng)態(tài)，為理解與干預(yù)腦網(wǎng)絡(luò)提供了全新工具。其核心優(yōu)勢(shì)在于：

機(jī)制明確性：量化電場(chǎng)參數(shù)（幅度、相位、行波）與神經(jīng)響應(yīng)的映射關(guān)系。

應(yīng)用多樣性：覆蓋基礎(chǔ)研究（如CTC模型驗(yàn)證）、臨床治療與工程開發(fā)。

未來需進(jìn)一步探索個(gè)體化頻率匹配、長(zhǎng)期刺激安全性及多頻段耦合效應(yīng)。結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)與實(shí)時(shí)成像技術(shù)，有望實(shí)現(xiàn)個(gè)性化神經(jīng)調(diào)控，為精神疾病康復(fù)與認(rèn)知增強(qiáng)開辟新路徑。

HUIYING

回映產(chǎn)品

1.便攜式HD-tES

回映便攜式高精度經(jīng)顱電刺激儀(HD-tES)創(chuàng)新地采用type-C轉(zhuǎn)生物電極的設(shè)計(jì)使得產(chǎn)品能夠非常便捷地被使用。回映便攜式高精度經(jīng)顱電刺激儀(HD-tES)通過多電極配置(1個(gè)中心電極和4個(gè)返回電極)實(shí)現(xiàn)高精度電流聚焦,精準(zhǔn)刺激目標(biāo)腦區(qū)。其核心優(yōu)勢(shì)在于通過縮小電極尺寸(直徑12mm的環(huán)形電極)和增加電極數(shù)量,顯著提升刺激的聚焦性和精準(zhǔn)性。

HD-otDCS 模式：疊加振蕩電流于直流偏置，同步調(diào)節(jié)神經(jīng)元興奮性與節(jié)律性活動(dòng)，高密度電極提升空間精度，頻率特異性與個(gè)體化參數(shù)優(yōu)化共振效應(yīng)。

HD-tDCS模式：調(diào)節(jié)皮層興奮性,適用于中風(fēng)康復(fù)、抑郁癥干預(yù)等。

HD-tACS模式：精準(zhǔn)鎖定腦電頻段(如β-γ頻段改善強(qiáng)迫癥,4Hz增強(qiáng)工作記憶)適配認(rèn)知障礙治療等。

HD-tRNS模式：HD-tRNS 對(duì)顯式和隱式計(jì)時(shí)任務(wù)的影響不同,用于研究大腦的計(jì)時(shí)機(jī)制和時(shí)間處理能力等。

HD-Phase-shiftedtACS模式：干預(yù)腦區(qū)間振蕩同步性、生成具特定時(shí)空特性顱內(nèi)電場(chǎng)以調(diào)控神經(jīng)活動(dòng)。

適用范圍:神經(jīng)系統(tǒng)疾病治療，意識(shí)障礙和認(rèn)知功能調(diào)節(jié)，康復(fù)治療，運(yùn)動(dòng)和認(rèn)知功能恢復(fù)。認(rèn)知增強(qiáng)、工作記憶優(yōu)化及精神分裂癥、抑郁癥等神經(jīng)精神疾病的網(wǎng)絡(luò)同步性調(diào)節(jié)。

回映便攜式HD-TES設(shè)備示意圖

回映自研type-C轉(zhuǎn)生物電極示意圖

基本參數(shù)

刺激強(qiáng)度：-2mA~2mA 連續(xù)可調(diào)，調(diào)節(jié)分辨率0.01mA，輸出電流誤差 <=±10%；

刺激時(shí)間：0~60min 可調(diào)；

刺激頻率：針對(duì)于 tPCS/tACS 模式，1Hz ～ 99Hz范圍內(nèi)可調(diào)，頻率步進(jìn)1Hz， 輸出頻率誤差<=±5%；

淡入淡出時(shí)間：0~120s 可調(diào)，確保刺激的安全性；

脫落檢測(cè)：通過實(shí)時(shí)阻抗檢測(cè)分析電極脫落狀態(tài)確保刺激有效性；

相位同步：<=±2.5us; <=0.09°；

2.手持式tES

經(jīng)顱電刺激調(diào)控設(shè)備采用低強(qiáng)度的電流（±2mA以內(nèi))對(duì)大腦皮層的靶區(qū)域進(jìn)行刺激，進(jìn)而達(dá)到調(diào)節(jié)大腦皮層神經(jīng)元興奮性、調(diào)節(jié)腦電波節(jié)律、促進(jìn)神經(jīng)重塑和修復(fù)、改善腦部供血等。

震蕩經(jīng)顱直流電刺激(otDCS)：改善認(rèn)知功能、增強(qiáng)聯(lián)想記憶，逆轉(zhuǎn)輕度認(rèn)知障礙患者的情景記憶衰退等

經(jīng)顱直流電刺激(tDCS)：治療精神分裂癥、抑郁癥、物質(zhì)成癮、阿爾茨海默病、腦卒中后的運(yùn)動(dòng)功能障礙、語言障礙、認(rèn)知障礙等

經(jīng)顱交流電刺激(tACS )：治療視功能障礙、認(rèn)知障礙,提高學(xué)習(xí)能力、工作記憶等

經(jīng)顱脈沖電刺激(tPCS)：增強(qiáng)運(yùn)動(dòng)技能,緩解疲勞,促進(jìn)知覺學(xué)習(xí)任務(wù)、算術(shù)任務(wù)，調(diào)節(jié)注意力切換任務(wù)的準(zhǔn)確性,改善帕金森病患者的步態(tài)平衡等

經(jīng)顱隨機(jī)噪聲刺激(tRNS)：治療耳鳴,提高工作記憶、認(rèn)知能力等

移相經(jīng)顱交流電刺激模式(Phase-shifted tACS)：干預(yù)腦區(qū)間振蕩同步性、生成具特定時(shí)空特性顱內(nèi)電場(chǎng)以調(diào)控神經(jīng)活動(dòng)。

適應(yīng)癥：焦慮、抑郁、失眠、癲癇、強(qiáng)迫癥、注意缺陷多動(dòng)障礙、鞏固記憶、運(yùn)動(dòng)控制等。認(rèn)知增強(qiáng)、工作記憶優(yōu)化及精神分裂癥、抑郁癥等神經(jīng)精神疾病的網(wǎng)絡(luò)同步性調(diào)節(jié)。

回映便攜式tES設(shè)備示意圖

基本參數(shù)

刺激強(qiáng)度：10mA~30mA 連續(xù)可調(diào)，調(diào)節(jié)分辨率0.01mA，輸出電流誤差<=±10%

刺激頻率:1Hz~99Hz 范圍內(nèi)可調(diào)，頻率步進(jìn)為 1Hz，輸出頻率誤差 <=±5%

載波頻率:2KHz~100KHz 范圍內(nèi)可調(diào)，頻率步進(jìn)為 1KHz，輸出頻率誤差 <=±1%

刺激時(shí)間：0~60min可調(diào)

淡入淡出時(shí)間：0~120s 可調(diào)，確保刺激的安全性

脫落檢測(cè):通過實(shí)時(shí)阻抗檢測(cè)分析電極脫落狀態(tài)確保刺激有效性