經(jīng)顱直流電刺激提升足核心系統(tǒng)功能及其在運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)展

肖松林 沈斌 章楚怡 張希妮 周俊鴻 傅維杰

1 上海體育大學(xué)“運(yùn)動(dòng)健身科技”省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（上海 200438）

2 寧波大學(xué)體育學(xué)院（寧波 315211）

3 哈佛醫(yī)學(xué)院（美國(guó)馬薩諸塞州 02115）

4 希伯來(lái)老年研究所（美國(guó)馬薩諸塞州 02131）

足部功能和運(yùn)動(dòng)能力與競(jìng)技運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)、生長(zhǎng)發(fā)育進(jìn)程、跌倒風(fēng)險(xiǎn)以及足病防治等息息相關(guān)，因而，如何進(jìn)一步強(qiáng)化并提升足部功能、預(yù)防運(yùn)動(dòng)損傷，已成為體育、運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)/康復(fù)等領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。最新的生物力學(xué)范式將人體復(fù)雜的足部視為足核心系統(tǒng)（foot core system）[1，2]，包括主動(dòng)、被動(dòng)以及神經(jīng)子系統(tǒng)；其中的足神經(jīng)子系統(tǒng)（感覺(jué)受體）將采集到的信息（如力等）傳遞到大腦皮層，并與視/聽(tīng)等信息整合加工，形成動(dòng)作指令反饋給足主動(dòng)子系統(tǒng)（肌肉），最終完成一系列運(yùn)動(dòng)控制（圖1）[3，4]。上述調(diào)控回路中，神經(jīng)系統(tǒng)作為信息整合加工的核心，其調(diào)節(jié)功能最為關(guān)鍵，且在足部肌-骨系統(tǒng)損傷后的表現(xiàn)尤為突出，特別是針對(duì)大腦初級(jí)感覺(jué)運(yùn)動(dòng)皮層區(qū)域出現(xiàn)的適應(yīng)性改變[5]。盡管現(xiàn)階段常規(guī)足部力量訓(xùn)練能增強(qiáng)足部肌肉力量（主動(dòng)子系統(tǒng)），但其顯然不能有效調(diào)控上述腦皮層-神經(jīng)肌肉系統(tǒng)間的控制關(guān)聯(lián)以全面整體地強(qiáng)化足核心各個(gè)子系統(tǒng)的功能。鑒于常規(guī)力量訓(xùn)練影響神經(jīng)子系統(tǒng)功能及上層中樞調(diào)控的效果不彰，最新的證據(jù)表明采用非侵入經(jīng)顱直流電刺激技術(shù)（transcranial directcurrent stimulation，tDCS）直接調(diào)控大腦皮層的神經(jīng)興奮性，以顯著提升足部功能并預(yù)防足部損傷是可行的[6]。但其提升足核心系統(tǒng)功能的增益效果以及應(yīng)用于足踝運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的有效性有待系統(tǒng)總結(jié)。

圖1 足踝運(yùn)動(dòng)控制示意圖

綜上，本綜述主要圍繞tDCS 提升足核心系統(tǒng)功能的研究進(jìn)行回顧，總結(jié)近年來(lái)tDCS對(duì)足核心功能影響的新成果，歸納其在足踝運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用研究，并進(jìn)一步討論分析其改善并促進(jìn)足核心功能表現(xiàn)的潛在機(jī)制，以期為實(shí)現(xiàn)全面提升足核心系統(tǒng)功能表現(xiàn)、預(yù)防運(yùn)動(dòng)損傷提供新的理論和實(shí)踐基礎(chǔ)。

1 經(jīng)顱直流電刺激技術(shù)概述

2000年以來(lái)，tDCS 研究的興起與神經(jīng)生理學(xué)工作有關(guān)。首先，Nitsche 團(tuán)隊(duì)于2000 年發(fā)表研究成果：施加經(jīng)過(guò)頭皮的弱直流電具有調(diào)節(jié)運(yùn)動(dòng)皮層興奮性的可能性（提高40%），并在電流電刺激結(jié)束后持續(xù)數(shù)分鐘，首次系統(tǒng)地闡釋了tDCS 是非侵入調(diào)節(jié)大腦興奮性的有希望的工具（圖2A）[7]。然后，2008 年腦刺激領(lǐng)域頂級(jí)期刊BrainStimulation刊發(fā)綜述，系統(tǒng)總結(jié)并提出了tDCS技術(shù)安全有效的執(zhí)行指導(dǎo)方針，為后來(lái)tDCS廣泛應(yīng)用于臨床治療腦卒中、帕金森病等由大腦病變引發(fā)的各類(lèi)疾病提供了理論指導(dǎo)[8]。自此，tDCS技術(shù)不斷創(chuàng)新，如高精度tDCS（high-definition tDCS，HD-tDCS）（圖2B），研究人員不斷深入探索其提升人體運(yùn)動(dòng)能力的效果及內(nèi)在機(jī)制。

圖2 tDCS作用示意圖

一般來(lái)說(shuō)，tDCS 主要通過(guò)誘導(dǎo)放置在頭皮上的兩個(gè)或多個(gè)電極之間的低振幅電流流動(dòng)來(lái)調(diào)節(jié)皮質(zhì)興奮性，主要原理是通過(guò)改變靜息膜電位使之產(chǎn)生去極化或超極化來(lái)改變自發(fā)神經(jīng)元的興奮性和活動(dòng)[7]。tDCS誘導(dǎo)膜極性改變的效果取決于電流密度，而電流密度決定了感應(yīng)電場(chǎng)強(qiáng)度，目前通常采用的電流強(qiáng)度為1～2 mA[10]；其中陽(yáng)極刺激興奮神經(jīng)元活動(dòng)，陰極刺激抑制神經(jīng)元活動(dòng)，陽(yáng)極被定義為帶正電荷的電極，而陰極是帶負(fù)電荷的電極，電流從陰極流向陽(yáng)極，形成的電場(chǎng)影響覆蓋的大腦區(qū)域。

Nature于2016、2017 年連續(xù)刊文報(bào)道：基于tDCS的大腦訓(xùn)練（brain training）可以增強(qiáng)腦皮層-神經(jīng)肌肉之間的連接，使運(yùn)動(dòng)員產(chǎn)生更有效的肌肉協(xié)同，且運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)更優(yōu)，并將其稱為“神經(jīng)啟動(dòng)”技術(shù)（neuro-priming）[11，12]。目前，研究者持續(xù)關(guān)注tDCS 提高人體運(yùn)動(dòng)能力的效果，并初步發(fā)現(xiàn)tDCS 能夠延緩身體疲勞、增加肌肉力量、促進(jìn)動(dòng)作技能學(xué)習(xí)等，且具有一定的長(zhǎng)期改善效果[13，14]，也在一定程度上能提升足部功能。

2 經(jīng)顱直流電刺激對(duì)足核心功能的影響

2.1 足核心系統(tǒng)及其功能

最初，Jam等[15]認(rèn)為脊柱核心系統(tǒng)理論可以遷移至身體的其它環(huán)節(jié)，包括足踝。在此基礎(chǔ)上，Mckeon 等[1]進(jìn)一步系統(tǒng)歸納總結(jié)，提出足核心系統(tǒng)新范式（foot core system paradigm），足核心系統(tǒng)是由足核心主動(dòng)、被動(dòng)及神經(jīng)三個(gè)子系統(tǒng)組成，三者相輔相成，為足部提供穩(wěn)定性和靈活性，以應(yīng)對(duì)不斷變化的足部功能需求（圖3）。其中，附著在足部結(jié)構(gòu)上的肌肉、肌腱構(gòu)成主動(dòng)子系統(tǒng)，包括足內(nèi)在肌和足外在肌，提供足部運(yùn)動(dòng)的原動(dòng)力；足部骨骼、韌帶以及關(guān)節(jié)囊構(gòu)成被動(dòng)子系統(tǒng)，主要維持足部特有的拱形結(jié)構(gòu)；足底筋膜、韌帶、關(guān)節(jié)囊、肌肉以及肌腱中的感覺(jué)受體等構(gòu)成神經(jīng)子系統(tǒng)，提供關(guān)于足部運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的相關(guān)感覺(jué)信息?？偟膩?lái)說(shuō)，完整的足部動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)控制是在主動(dòng)和被動(dòng)結(jié)構(gòu)之間復(fù)雜的相互作用以及運(yùn)動(dòng)感覺(jué)信息的相應(yīng)協(xié)調(diào)下完成的，即足核心各個(gè)子系統(tǒng)相互作用及配合完成目標(biāo)動(dòng)作[16]。

圖3 足核心系統(tǒng)[1]

足核心系統(tǒng)作為人體末端與地面/鞋直接接觸的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，在日常活動(dòng)中發(fā)揮著重要作用。靜態(tài)站立時(shí)，被動(dòng)子系統(tǒng)支撐體重；在走、跑、跳等動(dòng)態(tài)活動(dòng)中，動(dòng)作啟動(dòng)時(shí)由主動(dòng)子系統(tǒng)提供動(dòng)力推動(dòng)身體前進(jìn)，并配合被動(dòng)子系統(tǒng)進(jìn)行緩沖、降低負(fù)載；神經(jīng)子系統(tǒng)則提供相應(yīng)的感覺(jué)信息以適應(yīng)不同地形、維持身體姿態(tài)平衡[1，17]。同時(shí)，各系統(tǒng)構(gòu)成的足弓還具有彈簧的特性，每次運(yùn)動(dòng)中通過(guò)壓縮伸展來(lái)儲(chǔ)存和釋放能量，而足弓的穩(wěn)定性是正常足部運(yùn)動(dòng)所必需的，可以將足弓視作足核心系統(tǒng)的中心[1，18]。

2.2 經(jīng)顱直流電刺激對(duì)足主動(dòng)子系統(tǒng)功能的影響

足核心主動(dòng)子系統(tǒng)主要在日常活動(dòng)中提供力量輸出，研究發(fā)現(xiàn)tDCS 能夠提升足部肌肉力量（表1）。較早的一篇文獻(xiàn)報(bào)道了2 mA單次tDCS刺激初級(jí)運(yùn)動(dòng)皮層（M1 區(qū)）10 min 能夠顯著增強(qiáng)足趾內(nèi)收力量[19]。此外，采用上述相同刺激強(qiáng)度和時(shí)間的陰極tDCS能夠改善背屈活動(dòng)度[20]。本團(tuán)隊(duì)也初步探索了高精度tDCS（HD-tDCS）與足主動(dòng)子系統(tǒng)功能的關(guān)聯(lián)，以2 mA強(qiáng)度對(duì)M1 區(qū)進(jìn)行20 min 的刺激干預(yù)，發(fā)現(xiàn)陽(yáng)極刺激能顯著提高足趾屈曲力量（+9.9%）、減少單足閉眼站立時(shí)重心擺動(dòng)（-10%）[9]。同時(shí)，最新的研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)：4周HD-tDCS 干預(yù)具有與足核心訓(xùn)練（foot core exercise，F(xiàn)CE）一致的積極效果，均能夠提升跖趾關(guān)節(jié)屈曲力量（圖4A）[21]。上述結(jié)果提示，tDCS 在一定程度上能夠提升足部肌肉力量，可以作為提升足核心主動(dòng)子系統(tǒng)功能表現(xiàn)的有效干預(yù)方法。

表1 經(jīng)顱直流電刺激對(duì)足核心功能的影響

圖4 HD-tDCS和足核心力量訓(xùn)練對(duì)足部功能的影響[21]

2.3 經(jīng)顱直流電刺激對(duì)足神經(jīng)子系統(tǒng)功能的影響

相比于常規(guī)干預(yù)訓(xùn)練，tDCS 既能提升足主動(dòng)子系統(tǒng)功能，同時(shí)更能增強(qiáng)足神經(jīng)子系統(tǒng)功能（表1，圖4）。Zhou 等[22]對(duì)初級(jí)感覺(jué)運(yùn)動(dòng)皮層進(jìn)行刺激（強(qiáng)度2 mA；刺激時(shí)間20 min）干預(yù)后，發(fā)現(xiàn)陽(yáng)極tDCS 能夠顯著降低老年人站立時(shí)的足底振動(dòng)覺(jué)閾值。相似地，Yamamoto 等[23]采用陰極tDCS（強(qiáng)度1.5 mA；刺激時(shí)間10 min）對(duì)左側(cè)M1 刺激后，發(fā)現(xiàn)受試者足拇指遠(yuǎn)端中心的觸覺(jué)閾值顯著降低，這些結(jié)果表明tDCS能夠顯著改善足底感覺(jué)功能，提升感知靈敏度。此外，tDCS也可以通過(guò)調(diào)控大腦神經(jīng)興奮性，影響神經(jīng)肌肉反射從而改變背屈反應(yīng)時(shí)[24]。Shah等[25]和Sriraman等[26]通過(guò)探討tDCS對(duì)較為復(fù)雜的跖屈-背屈運(yùn)動(dòng)控制任務(wù)的影響，前者發(fā)現(xiàn)陽(yáng)極小腦、陰極小腦以及陽(yáng)極M1 區(qū)tDCS 刺激可提高跖屈-背屈運(yùn)動(dòng)視覺(jué)任務(wù)的準(zhǔn)確率；而后者僅發(fā)現(xiàn)陽(yáng)極tDCS 刺激M1 區(qū)可以提高跖屈-背屈運(yùn)動(dòng)視覺(jué)任務(wù)的表現(xiàn)。更重要的是，在促進(jìn)足感覺(jué)功能表現(xiàn)的方面，相比于足核心力量訓(xùn)練，HD-tDCS在一定程度上增益效果更顯著，體現(xiàn)在顯著降低內(nèi)翻、外翻運(yùn)動(dòng)覺(jué)閾值方面（圖4B，C）[21]。

3 經(jīng)顱直流電刺激在足踝運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用

眾多研究已經(jīng)表明傳統(tǒng)的康復(fù)功能訓(xùn)練能夠有效恢復(fù)肌骨損傷患者的功能受限情況[27]。然而值得注意的是，近些年的神經(jīng)生理學(xué)證據(jù)表明，肌骨損傷導(dǎo)致的感覺(jué)功能紊亂、雙側(cè)關(guān)節(jié)功能障礙、運(yùn)動(dòng)控制的長(zhǎng)期改變等受限的背后，可能存在中樞神經(jīng)功能改變[5]。許多研究開(kāi)始關(guān)注踝、膝關(guān)節(jié)韌帶損傷后的大腦適應(yīng)性變化，如韌帶損傷后的疼痛和腫脹會(huì)引起傳入神經(jīng)活動(dòng)的短期增加，同時(shí)外周信息傳入缺失會(huì)引起長(zhǎng)期本體感覺(jué)受限[28]。這些受限的最終結(jié)果會(huì)導(dǎo)致大腦皮層功能區(qū)域重組，可能會(huì)降低中樞神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)意外事件的及時(shí)反應(yīng)能力。而tDCS 有助于改變大腦中功能失調(diào)的興奮模式，誘導(dǎo)神經(jīng)元可塑性，恢復(fù)上述中樞控制能力，并有效減輕疼痛，改善功能表現(xiàn)[29]。

目前部分研究提供了tDCS 在運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域內(nèi)的一些有效性證據(jù)，包括下肢肌骨損傷康復(fù)。有研究發(fā)現(xiàn)連續(xù)5天進(jìn)行20分鐘的tDCS干預(yù)，可減少老年膝骨關(guān)節(jié)炎患者神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子，并有效降低疼痛[30]。一項(xiàng)研究探究了tDCS 聯(lián)合阻力訓(xùn)練對(duì)女性髕股關(guān)節(jié)疼痛患者肌肉力量和疼痛感知的影響，結(jié)果顯示：進(jìn)行12次干預(yù)訓(xùn)練后，相比于干預(yù)前，干預(yù)后患者的肌肉力量顯著增加、疼痛感降低，提示這種聯(lián)合干預(yù)方案可以用作髕股關(guān)節(jié)疼痛患者的康復(fù)訓(xùn)練方法[31]。

聚焦于足踝運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，目前的研究表明tDCS具有一定的鎮(zhèn)痛效果。例如，一項(xiàng)案例報(bào)告發(fā)現(xiàn)：經(jīng)過(guò)連續(xù)5 天tDCS 干預(yù)（強(qiáng)度2 mA；單次時(shí)長(zhǎng)20 min），一名由于足底筋膜炎引起難治性右腳跟疼痛的糖尿病患者足跟疼痛強(qiáng)度和疼痛相關(guān)焦慮降低，其改善持續(xù)時(shí)間超過(guò)1 周，此外，患者停止用藥[32]。進(jìn)一步招募足夠樣本后，發(fā)現(xiàn)上述干預(yù)方案可以緩解慢性足底筋膜炎患者的足部疼痛程度，此外，經(jīng)治療后足部功能指數(shù)以及疼痛引起的焦慮癥狀改善能夠持續(xù)至少4 周（表2）[33]。相關(guān)的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)也部分證實(shí)上述發(fā)現(xiàn)，研究者通過(guò)對(duì)小鼠踝關(guān)節(jié)注射藥物構(gòu)建慢性疼痛模型，經(jīng)過(guò)連續(xù)兩周的tDCS干預(yù)，發(fā)現(xiàn)tDCS干預(yù)有效恢復(fù)了機(jī)械性疼痛和熱痛覺(jué)敏感度，這可能是由于tDCS增加了相關(guān)神經(jīng)遞質(zhì)受體的表達(dá)，并改善受到傷害時(shí)的感受，從而緩解大鼠慢性疼痛[34]。

表2 經(jīng)顱直流電刺激在足踝運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的主要應(yīng)用研究

此外，目前有兩項(xiàng)研究將tDCS 應(yīng)用于慢性踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)人群（chronic ankle instability，CAI）康復(fù)訓(xùn)練，均采用聯(lián)合干預(yù)新模式[6，35]（表2）。其中一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)4周陽(yáng)極tDCS（強(qiáng)度1.5 mA；單次時(shí)長(zhǎng)18 min）聯(lián)合離心力量訓(xùn)練可以改善CAI 患者的動(dòng)態(tài)平衡控制、踝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)及其感知障礙[6]；另一項(xiàng)研究選用電極較小、電流更為聚焦的HD-tDCS（陽(yáng)極位置Cz；強(qiáng)度2 mA；單次時(shí)長(zhǎng)20 min），通過(guò)聯(lián)合短足訓(xùn)練法（short foot exercise，縮短足部使足弓拱起的一種足部訓(xùn)練方式）進(jìn)行為期4周的干預(yù)訓(xùn)練，結(jié)果顯示：與干預(yù)前相比，CAI患者的動(dòng)態(tài)平衡表現(xiàn)、本體感覺(jué)功能顯著增強(qiáng)（圖5）[35]。上述兩項(xiàng)實(shí)驗(yàn)提供了tDCS能夠提升CAI人群足踝功能的部分證據(jù)，尚需更多的研究進(jìn)一步證實(shí)tDCS的有效性，以及tDCS 改善CAI 足踝感覺(jué)運(yùn)動(dòng)功能表現(xiàn)的腦調(diào)控機(jī)制。

圖5 HD-tDCS聯(lián)合短足訓(xùn)練對(duì)動(dòng)態(tài)平衡表現(xiàn)的影響[35]

4 經(jīng)顱直流電刺激改善足核心系統(tǒng)功能的可能機(jī)制

目前，關(guān)于tDCS 改變?nèi)梭w功能表現(xiàn)的可能機(jī)制如下：（1）tDCS 刺激開(kāi)始時(shí)，神經(jīng)元暴露在外源電場(chǎng)中即刻，神經(jīng)元細(xì)胞內(nèi)離子發(fā)生位移，細(xì)胞內(nèi)部電荷分布和細(xì)胞膜電位改變，根據(jù)極性不同引起膜電位的去極化或超極化[36，37]；（2）tDCS作用的初始階段（3分鐘之前），形成的電場(chǎng)對(duì)血管和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的直接影響由血流動(dòng)力學(xué)響應(yīng)占主導(dǎo)地位[38]，之后電場(chǎng)引起血管舒張反應(yīng)，并對(duì)神經(jīng)血管耦合起到干預(yù)作用[39]；（3）tDCS作用的中間階段（3分鐘后及以后），神經(jīng)元的后效應(yīng)導(dǎo)致皮質(zhì)脊髓興奮性改變以及血流動(dòng)力學(xué)響應(yīng)[37]；（4）tDCS刺激結(jié)束后，電場(chǎng)作用的后效應(yīng)可能會(huì)在刺激結(jié)束后幾分鐘甚至幾小時(shí)內(nèi)持續(xù)存在，通過(guò)改變放電率形成突觸連接的長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)或長(zhǎng)時(shí)程抑制[40]，并且重復(fù)的刺激可能會(huì)產(chǎn)生累積效應(yīng)[41]。

上述針對(duì)tDCS 機(jī)制的探索主要基于神經(jīng)影像學(xué)和神經(jīng)電生理技術(shù)，包括功能磁共振成像（functional magnetic resonance imaging，fMRI）、功能近紅外光譜（functional near-infrared spectroscopy，fNIRS）、腦電圖（Electroencephalogram，EEG）以及配合經(jīng)顱磁刺激（transcranial magnetic stimulation，TMS）進(jìn)行腦區(qū)靶點(diǎn)定位等，如：使用fMRI觀察發(fā)現(xiàn)，由tDCS提升的神經(jīng)元興奮性可以調(diào)節(jié)右側(cè)背外側(cè)前額葉與左側(cè)眶額葉這兩個(gè)種子點(diǎn)的共激活發(fā)生率并影響共激活狀態(tài)的轉(zhuǎn)化[42]；基于fNIRS 對(duì)大腦血流動(dòng)力學(xué)的監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，tDCS 可以提高雙側(cè)感覺(jué)運(yùn)動(dòng)皮層中神經(jīng)元傳遞的效率[43]。研究普遍發(fā)現(xiàn)tDCS 可以增加M1 區(qū)的興奮性，從而可能會(huì)增強(qiáng)tDCS激活的神經(jīng)元結(jié)構(gòu)之間活躍的突觸連接，并增強(qiáng)運(yùn)動(dòng)單位的同步放電程度，這些神經(jīng)生理效應(yīng)可能改善運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)（圖6）[44，45]。運(yùn)動(dòng)能力的提升及運(yùn)動(dòng)學(xué)習(xí)過(guò)程通常伴隨著與運(yùn)動(dòng)任務(wù)相關(guān)的突觸和神經(jīng)回路的活動(dòng)依賴性改變，由tDCS引起的膜電位變化可影響突觸可塑性，這為改善足核心系統(tǒng)功能以及如何理解其背后的生理學(xué)機(jī)制提供了可能[26，46]。

圖6 tDCS提升人體功能的可能機(jī)制

由于控制足核心系統(tǒng)的腦區(qū)位于較深的大腦縱裂，tDCS 應(yīng)用于調(diào)控足的運(yùn)動(dòng)皮層具有挑戰(zhàn)性[47]。盡管如此，研究依然表明tDCS能夠調(diào)控下肢區(qū)域的皮質(zhì)興奮性，表現(xiàn)為足外在肌（如脛骨前?。┻\(yùn)動(dòng)誘發(fā)電位的增加[48]。與上述發(fā)現(xiàn)一致，也有研究表明tDCS 可以調(diào)節(jié)運(yùn)動(dòng)皮層下肢區(qū)域的皮質(zhì)脊髓的興奮性，并進(jìn)一步改善足核心系統(tǒng)表現(xiàn)[19，25]。對(duì)于足神經(jīng)子系統(tǒng)功能表現(xiàn)的改善，現(xiàn)有的研究發(fā)現(xiàn)其主要?dú)w因于tDCS干預(yù)增強(qiáng)大腦感覺(jué)皮層的興奮程度，由于初級(jí)感覺(jué)皮層（S1）緊鄰運(yùn)動(dòng)皮層，應(yīng)用于M1 上的tDCS 也能部分改善感覺(jué)功能[22]。先前的研究通過(guò)采集任務(wù)態(tài)fMRI初步證實(shí)tDCS 可以增強(qiáng)左后中央小葉旁小葉（包括S1）的激活，調(diào)節(jié)并增強(qiáng)健康成年人應(yīng)對(duì)足部壓力刺激的皮質(zhì)反應(yīng)[49]。

總的來(lái)說(shuō)，在足核心系統(tǒng)神經(jīng)肌肉運(yùn)動(dòng)特征調(diào)控通路中，tDCS 能夠通過(guò)介導(dǎo)并整合大腦高級(jí)中樞皮層及多個(gè)次級(jí)神經(jīng)中樞的功能而發(fā)揮作用，而這些神經(jīng)調(diào)控中樞在多個(gè)級(jí)別上相互連接。因此，tDCS 可能調(diào)控并興奮參與某一特定任務(wù)的執(zhí)行神經(jīng)元，也可能調(diào)節(jié)系統(tǒng)中多個(gè)神經(jīng)元（與任務(wù)相關(guān)的大腦網(wǎng)絡(luò)和次級(jí)神經(jīng)中樞）而影響足核心系統(tǒng)的功能表現(xiàn)[50]。然而，目前僅部分研究初步報(bào)道tDCS 具有提升足核心功能表現(xiàn)的潛力，且未曾聯(lián)合諸如fMRI、fNIRS 等神經(jīng)影像技術(shù)闡明中樞神經(jīng)活動(dòng)的改變，未來(lái)研究需要更多地結(jié)合多模態(tài)神經(jīng)影像技術(shù)深入探索tDCS 改善人體能力的可能機(jī)制，尤其是針對(duì)足踝損傷人群增強(qiáng)足核心功能及其內(nèi)在機(jī)制。

5 總結(jié)與展望

足核心系統(tǒng)為理解足部復(fù)雜結(jié)構(gòu)及生物力學(xué)特征提供了新范式，其各個(gè)子系統(tǒng)相輔相成，滿足足部運(yùn)動(dòng)時(shí)不同的功能需求。提升足核心功能既需要強(qiáng)化主動(dòng)子系統(tǒng)（肌肉），更需要增強(qiáng)神經(jīng)子系統(tǒng)?，F(xiàn)階段，經(jīng)顱直流電刺激（tDCS）確實(shí)對(duì)改善足核心系統(tǒng)的功能具有積極作用，具體包括降低足底振動(dòng)覺(jué)和觸覺(jué)閾值、增強(qiáng)足趾夾緊力和足內(nèi)在肌力量、降低踝關(guān)節(jié)選擇反應(yīng)時(shí)、增加踝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)范圍等。此外，tDCS 也能有效應(yīng)用于足踝運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，包括緩解足部疼痛，聯(lián)合功能訓(xùn)練長(zhǎng)期干預(yù)能有效提升CAI人群足踝功能表現(xiàn)。上述研究結(jié)果提示該技術(shù)能夠全面有效地提升足核心系統(tǒng)功能表現(xiàn)，并能作為足踝損傷人群的有效康復(fù)手段。

值得注意的是，目前tDCS 應(yīng)用于足踝運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的療效仍需更大樣本的研究證實(shí)，尤其是針對(duì)CAI、足底筋膜炎等在內(nèi)的常見(jiàn)足踝損傷。另一方面，tDCS改善足核心功能的內(nèi)在機(jī)制仍不清晰，未來(lái)研究需要聯(lián)合多模態(tài)神經(jīng)影像技術(shù)深入探索tDCS 改善足核心功能表現(xiàn)的效果及其內(nèi)在增益機(jī)制?？傊?，未來(lái)理想的足踝損傷運(yùn)動(dòng)康復(fù)方案應(yīng)當(dāng)關(guān)注強(qiáng)化中樞神經(jīng)對(duì)足部功能的調(diào)控，探索用于提升足踝功能的大腦-神經(jīng)-運(yùn)動(dòng)功能康復(fù)新體系，揭示與足核心運(yùn)動(dòng)控制相關(guān)的中樞神經(jīng)調(diào)控機(jī)制以及tDCS 技術(shù)對(duì)大腦運(yùn)動(dòng)皮層下肢控制區(qū)的影響及與足核心功能康復(fù)效果的內(nèi)在本質(zhì)聯(lián)系。