陽極經(jīng)顱直流電刺激技術(shù)對反應(yīng)時(shí)及提升運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)的影響

趙云波 劉占捷 李玲 夏忠梁

摘 ? ?要：陽極經(jīng)顱直流電刺激（a-tDCS）技術(shù)可以增強(qiáng)皮層興奮性和相關(guān)腦功能連接，大腦功能性改變對提升人體反應(yīng)速度、改善運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)具有積極影響。通過CNKI、萬方、PubMed、Web of Science、EBSCO數(shù)據(jù)庫檢索2000—2020年相關(guān)文獻(xiàn)，系統(tǒng)梳理陽極經(jīng)顱直流電刺激對健康和運(yùn)動(dòng)人群反應(yīng)時(shí)的影響效果，并探討該技術(shù)對反應(yīng)速度的作用機(jī)制、應(yīng)用策略、最優(yōu)刺激方案以及對運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)的影響。結(jié)果表明：1）a-tDCS引起的皮層興奮性和腦功能連接性的變化，可以增強(qiáng)MEP振幅，改善認(rèn)知功能及腦功能狀態(tài)，縮短健康人群的反應(yīng)時(shí)間。2）應(yīng)用策略應(yīng)首選任務(wù)執(zhí)行相關(guān)的腦區(qū)，且適度延長刺激時(shí)間，增加電流強(qiáng)度可以優(yōu)化刺激效果，尤其是較小的極板可以解決a-tDCS技術(shù)聚焦性差的問題。3）a-tDCS技術(shù)可以提升運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)，特別是刺激結(jié)合運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練方案，可以更大程度地提升運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)，建議將其作為運(yùn)動(dòng)員進(jìn)一步提高反應(yīng)能力的新方法和新手段。

關(guān)鍵詞：陽極經(jīng)顱直流電刺激;反應(yīng)時(shí);認(rèn)知功能;反應(yīng)速度;運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)

中圖分類號：G 804.22 ? ? ? ? ?學(xué)科代碼：040302 ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Abstract：Anodal transcranial direct current stimulation （a-tDCS） can enhance cortical excitability and related brain functional connections， and brain functional changes have a positive impact on improving reaction speed and motor performance. Based on relevant literatures of CNKI， Wanfang， PubMed， Web of Science and EBSCO databases from 2000 to 2020， the effects of anodal transcranial direct current stimulation on the reaction time of healthy and exercise population were systematically analyzed. The mechanism， application strategy， optimal stimulus plan and its effects for sports performance were also discussed. The result shows that 1） cortical excitability and changes of brain functional connectivity caused by a-tDCS can enhance the amplitude of MEP， improve the cognitive function and the state of brain function， and shorten the reaction time of healthy people. 2） the application strategy should be the brain region related to task execution， and the stimulation effect can be optimized by moderately extending the stimulation time and increasing the current intensity， and especially the small plate can solve the problem of poor focus of a-tDCS technology. 3） a-tDCS technology can improve athletesmotor performance， and especially the stimulation combined with sports training program can improve athletesmotor performance level to a greater extent. It is suggested that a-tDCS can be used as a new method and new means to further improve athletesreaction ability.

Keywords： transcranial direct current stimulation; reaction time; cognitive function; reaction speed; motor performance

反應(yīng)時(shí)（reaction time，RT）又稱潛伏期（latency period），是從刺激信號出現(xiàn)到應(yīng)答動(dòng)作開始的時(shí)間間隔，是反映人體神經(jīng)與肌肉系統(tǒng)快速反應(yīng)能力的重要指標(biāo)[1-2]。在競技比賽中，無論是短跑運(yùn)動(dòng)員聽發(fā)令槍響的簡單反應(yīng)，還是跆拳道運(yùn)動(dòng)員辨別對手動(dòng)作姿勢的復(fù)雜反應(yīng)，都需要運(yùn)動(dòng)員中樞神經(jīng)系統(tǒng)作出準(zhǔn)確決策和快速應(yīng)答[3-4]。反應(yīng)時(shí)作為評價(jià)反應(yīng)速度的關(guān)鍵指標(biāo)，可以評估、推測運(yùn)動(dòng)員的反應(yīng)能力。反應(yīng)能力又是衡量運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)水平的重要指標(biāo)。Seidel-marzi等[5]和Yu[6]等運(yùn)用功能性近紅外光譜技術(shù)研究發(fā)現(xiàn)：運(yùn)動(dòng)員通過量化訓(xùn)練可以誘導(dǎo)大腦可塑性變化，改變?nèi)蝿?wù)相關(guān)腦區(qū)的激活程度影響人體反應(yīng)時(shí)，進(jìn)而影響人體反應(yīng)速度。Sietto[7]等的研究指出，運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練對相應(yīng)腦區(qū)功能連接的增強(qiáng)同樣可以促進(jìn)反應(yīng)時(shí)的縮短。因此，采用有效的手段激活和增強(qiáng)腦區(qū)功能及相關(guān)網(wǎng)絡(luò)提升人體反應(yīng)時(shí)將是改善普通人群甚至運(yùn)動(dòng)員反應(yīng)能力和運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)的關(guān)鍵。

經(jīng)顱直流電刺激（transcranial direct current stimulation，tDCS）是一項(xiàng)通過微弱、恒定直流電作用于特定腦區(qū)，調(diào)節(jié)腦神經(jīng)功能的非入侵式腦神經(jīng)調(diào)控技術(shù)[8]。該技術(shù)具有安全、高效、廉價(jià)特點(diǎn)，在臨床、康復(fù)及運(yùn)動(dòng)科學(xué)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。tDCS具有極性特征，包括陽極和陰極兩種刺激模式，陽極刺激增強(qiáng)大腦皮層興奮性，陰極刺激抑制大腦皮層興奮性[9]。相關(guān)研究指出，陽極經(jīng)顱直流電刺激（a-tDCS）可以作為一種腦神經(jīng)“增強(qiáng)劑”，改善認(rèn)知功能，提升運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)[10]。通過檢索2000—2020年有關(guān)a-tDCS對反應(yīng)時(shí)影響的相關(guān)研究，在系統(tǒng)梳理a-tDCS干預(yù)健康人群和運(yùn)動(dòng)員的基礎(chǔ)上，探討該技術(shù)對人體反應(yīng)時(shí)影響的作用機(jī)制、應(yīng)用策略及最優(yōu)刺激方案，進(jìn)而為提升競技運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)提供新手段、新視角。

1 ? 研究方法

1.1 ?文獻(xiàn)檢索

通過檢索CNKI、萬方、PurMed、Web of Science以及EBSCO數(shù)據(jù)庫，收集關(guān)于a-tDCS對不同類型反應(yīng)時(shí)研究的隨機(jī)對照試驗(yàn)（RCT）。檢索時(shí)間截至2020年1月31日。中文檢索以“陽極經(jīng)顱直流電刺激”“響應(yīng)時(shí)”“反應(yīng)時(shí)”“潛伏期”等主題詞進(jìn)行組合檢索;外文檢索詞以“a-tDCS”“Anodal Transcranial Direct Current Stimulation”“Reaction Time”“Response Time”“Response Latency”等主題詞進(jìn)行組合檢索。此外，還對收錄文章的參考文獻(xiàn)列表進(jìn)行了追蹤檢索，并收錄最新相關(guān)文獻(xiàn)。最后，共檢索到文獻(xiàn)1 061篇，統(tǒng)一導(dǎo)入“ EndNoteX 9.1”軟件后，剔除重復(fù)文獻(xiàn)，并將實(shí)際收錄的734篇文獻(xiàn)納入篩選范圍。

1.2 ?文獻(xiàn)納入與剔除

根據(jù)研究內(nèi)容要求，明確納入標(biāo)準(zhǔn)和排除標(biāo)準(zhǔn)，將檢索后的全部文獻(xiàn)進(jìn)行篩選，然后根據(jù)干預(yù)人群和干預(yù)方式對文章進(jìn)行分類。初篩閱讀題目和摘要剔除612篇不相關(guān)文獻(xiàn);鑒定剩余122篇文獻(xiàn)全文，剔除文獻(xiàn)94篇;實(shí)時(shí)收錄文獻(xiàn)2篇;最后共30篇文獻(xiàn)納入研究（見圖1）。

1.2.1 ?納入標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)PICO原則制定文獻(xiàn)納入的標(biāo)準(zhǔn)。

1）P（participants），研究對象：年齡為18～59周歲的健康或運(yùn)動(dòng)人群。

2）I（interventions），干預(yù)措施：實(shí)驗(yàn)組干預(yù)為a-tDCS或a-tDCS結(jié)合體育鍛煉，控制組為假刺激或基線（首選假刺激，若無假刺激可用基線代替）。

3）C（comparison），對照：文獻(xiàn)類型為RCT或基線對照實(shí)驗(yàn)，無論是否分配隱藏或使用盲法。

4）O（outcome），結(jié)局指標(biāo)：選用最直觀評價(jià)反應(yīng)速度的指標(biāo)——反應(yīng)時(shí)。

1.2.2 ?剔除標(biāo)準(zhǔn)

1）不符合納入標(biāo)準(zhǔn)要求的文獻(xiàn)。

2）除英語以外的其他語種研究。

3）納入文獻(xiàn)內(nèi)容不完整，且無法獲取全文。

4）剔除文獻(xiàn)綜述、書籍、會(huì)議摘要、研究方案或臨床實(shí)驗(yàn)。

2 ? 研究結(jié)果與分析

2.1 ?a-tDCS技術(shù)對反應(yīng)時(shí)影響的作用機(jī)制

反應(yīng)時(shí)主要受腦-脊髓傳導(dǎo)通路和腦功能狀態(tài)的影響。一項(xiàng)經(jīng)顱磁刺激（TMS）研究發(fā)現(xiàn)：皮質(zhì)脊髓通路激活，可以縮短個(gè)體操作簡單任務(wù)的反應(yīng)時(shí)，并且個(gè)體在操作復(fù)雜任務(wù)的反應(yīng)時(shí)更易受到感知、注意、情緒、決策、記憶等皮層與腦網(wǎng)絡(luò)連接的影響[11]。a-tDCS技術(shù)可以改變突觸可塑性、增加局部皮層血流量、調(diào)節(jié)局部皮層興奮性和腦區(qū)功能連接，進(jìn)而改善人體的認(rèn)知功能和運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)。

2.1.1 ?改變大腦皮層興奮性，提高動(dòng)作執(zhí)行效率

腦神經(jīng)系統(tǒng)與運(yùn)動(dòng)存在密切的關(guān)聯(lián)，人體皮質(zhì)脊髓興奮性差異以及中樞疲勞程度都會(huì)影響動(dòng)作執(zhí)行的反應(yīng)速度，這與運(yùn)動(dòng)誘發(fā)電位（MEP）振幅降低有關(guān)[12]。tDCS刺激大腦皮層可以改變皮層興奮性，影響MEP振幅變化[13]。目前研究已證實(shí)，a-tDCS干預(yù)運(yùn)動(dòng)皮層對MEP振幅增強(qiáng)可間接提升皮質(zhì)脊髓的興奮性，其效果在刺激結(jié)束后存在保持效應(yīng)[14]。Pellicciar等[15]后續(xù)研究發(fā)現(xiàn)，采用a-tDCS刺激初級運(yùn)動(dòng)皮層執(zhí)行簡單反應(yīng)任務(wù)，通過腦電圖記錄到的MEP顯著升高，且動(dòng)作執(zhí)行的反應(yīng)時(shí)明顯縮短。這證明了a-tDCS、MEP與反應(yīng)時(shí)之間的作用關(guān)系，并提示該技術(shù)有保持和提升運(yùn)動(dòng)員反應(yīng)速度的潛在作用，但對a-tDCS技術(shù)延緩和恢復(fù)中樞疲勞的長效機(jī)制，還需結(jié)合神經(jīng)影像學(xué)進(jìn)一步深入研究。

2.1.2 ?激活局部皮層及功能連接，改善認(rèn)知功能

人體運(yùn)動(dòng)執(zhí)行、選擇決策以及工作記憶等受不同位置腦區(qū)的控制，但與其他腦區(qū)也有著密切的關(guān)聯(lián)。a-tDCS刺激局部皮層可以增強(qiáng)相關(guān)網(wǎng)絡(luò)的功能性連接，并改變左右半球間的聯(lián)通性[16]。這是由于a-tDCS對主腦區(qū)的刺激效應(yīng)增強(qiáng)皮層聯(lián)結(jié)延伸，打開了相關(guān)腦區(qū)與主腦區(qū)的傳導(dǎo)路徑[17]。Fregni等[18]研究發(fā)現(xiàn)，a-tDCS干預(yù)對主腦區(qū)與相關(guān)腦區(qū)功能連接的協(xié)同激活可以改善人體認(rèn)知功能，增強(qiáng)行為表現(xiàn)。對于認(rèn)知功能障礙患者和高認(rèn)知水平運(yùn)動(dòng)員，a-tDCS可以實(shí)現(xiàn)對受損功能網(wǎng)絡(luò)的“正常化”及強(qiáng)化功能連接的激活效果[19]。隨著a-tDCS在運(yùn)動(dòng)康復(fù)和競技體育研究中的不斷深入，未來可進(jìn)一步提高該技術(shù)在體育領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值，并將其轉(zhuǎn)化為一種新式訓(xùn)練手段，擴(kuò)大運(yùn)動(dòng)員在競技比賽中的競爭優(yōu)勢。

2.1.3 ?改善腦功能狀態(tài)，增強(qiáng)動(dòng)作準(zhǔn)備

賽前準(zhǔn)備活動(dòng)是運(yùn)動(dòng)員調(diào)整競技狀態(tài)的有效途徑，其主要目的是增加肌肉延展性、防止運(yùn)動(dòng)損傷等。a-tDCS可通過調(diào)節(jié)人體執(zhí)行任務(wù)前的腦功能狀態(tài)，改善動(dòng)作準(zhǔn)備。動(dòng)作準(zhǔn)備狀態(tài)主要受任務(wù)執(zhí)行前中樞神經(jīng)疲勞和焦慮情緒的影響。增強(qiáng)運(yùn)動(dòng)皮層上游區(qū)域的皮層活性可以降低執(zhí)行輸出的反應(yīng)閾值和疲勞感[20]。a-tDCS通過刺激輔助運(yùn)動(dòng)區(qū)，可以改善人體執(zhí)行任務(wù)前主腦區(qū)和相關(guān)功能網(wǎng)絡(luò)連接的易化水平增強(qiáng)動(dòng)作準(zhǔn)備[21]。基于腦功能對運(yùn)動(dòng)員賽前心理狀態(tài)的調(diào)控作用，從神經(jīng)和肌肉雙通道調(diào)節(jié)運(yùn)動(dòng)員賽前狀態(tài)有助于競技水平的穩(wěn)定發(fā)揮。

2.1.4 ?速度與準(zhǔn)確性權(quán)衡

速度與準(zhǔn)確性權(quán)衡（speed-accuracy trade off， SAT）主要受聯(lián)想和前運(yùn)動(dòng)區(qū)域調(diào)節(jié)，反應(yīng)閾值的降低與反應(yīng)前整合信息量的效率有關(guān)[22]。功能性核磁共振成像（fMRI）研究發(fā)現(xiàn)，反應(yīng)時(shí)與準(zhǔn)確率的調(diào)節(jié)路徑存在差異，當(dāng)強(qiáng)調(diào)速度時(shí)，前運(yùn)動(dòng)區(qū)域會(huì)引起反應(yīng)閾值變化[23-24]，但在要求快速應(yīng)答條件下，a-tDCS刺激前輔助運(yùn)動(dòng)區(qū)，并不會(huì)對知覺決策的反應(yīng)閾值造成影響[25]。在部分研究中，還發(fā)現(xiàn)了準(zhǔn)確率下降，并對a-tDCS提升反應(yīng)能力提出了質(zhì)疑[26]。由于目前a-tDCS對反應(yīng)時(shí)和準(zhǔn)確率的影響研究較少，提示未來需進(jìn)一步剖析相關(guān)神經(jīng)生理機(jī)制，從反應(yīng)時(shí)與準(zhǔn)確率兩方面評價(jià)a-tDCS對人體反應(yīng)能力的影響，并進(jìn)一步詮釋速度與準(zhǔn)確性之間的內(nèi)在聯(lián)系。

2.2 ?a-tDCS技術(shù)對反應(yīng)時(shí)的影響效果

近年來，a-tDCS結(jié)合腦電圖、功能磁共振成像、功能性紅外光譜等的研究表明，a-tDCS可以有針對性地調(diào)節(jié)大腦皮層，增強(qiáng)特定的運(yùn)動(dòng)能力。多項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，a-tDCS可以優(yōu)化大腦處理能力，縮短人體的反應(yīng)時(shí)間，進(jìn)而提升運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)（見表1）。

通過整理目前a-tDCS對健康人群反應(yīng)時(shí)影響的實(shí)驗(yàn)研究，該技術(shù)在縮短人體反應(yīng)時(shí)方面有著積極的作用。當(dāng)前的研究主要通過不同類型的反應(yīng)時(shí)任務(wù)評價(jià)a-tDCS技術(shù)對反應(yīng)速度的影響，包括簡單反應(yīng)時(shí)任務(wù)、停止信號反應(yīng)時(shí)任務(wù)、選擇反應(yīng)時(shí)任務(wù)、Stroop測試以及N-back任務(wù)。a-tDCS的研究設(shè)計(jì)一般包括：1）受試者的選擇。年齡范圍18～45歲，沒有性別限制。2）a-tDCS腦區(qū)位置的選擇。包括初級運(yùn)動(dòng)皮層、輔助運(yùn)動(dòng)區(qū)、前輔助運(yùn)動(dòng)區(qū)、左背外側(cè)前額葉皮層、右背外側(cè)前額葉皮層、右額下回、頂葉皮層以及小腦。3）a-tDCS的刺激參數(shù)范圍。電流強(qiáng)度為0.5～2 mA，刺激時(shí)長為10～30 min，極板大?。枠O）為7.8～35 cm2，以及高精度直流電刺激技術(shù)（HD-tDCS）的環(huán)形電極。

基于目前相關(guān)研究結(jié)果之間存在較大差異，本研究認(rèn)為以下幾個(gè)因素可能是效果存在差異的主要影響因素：1）刺激方案構(gòu)成要素的差異，即腦區(qū)位置、刺激強(qiáng)度、刺激時(shí)長、極板大小之間的參數(shù)變化;2）受試者實(shí)驗(yàn)中的疲勞狀態(tài)和情緒變化對研究結(jié)果造成的影響;3）由于任務(wù)難度過大引起的“天花板效應(yīng)”和任務(wù)過于簡單導(dǎo)致的“地板效應(yīng)”，使研究結(jié)果不夠客觀;4）測試時(shí)間不同引起的差異，即“在線”“離線”以及“間隔”測試會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的不同。由此，未來實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)需準(zhǔn)確定位腦區(qū)和優(yōu)化刺激參數(shù)，并避免個(gè)體差異、實(shí)驗(yàn)任務(wù)等多方面因素對實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成的不良影響。2.3 ?a-tDCS技術(shù)對反應(yīng)時(shí)影響的應(yīng)用策略與刺激方案

a-tDCS干預(yù)反應(yīng)時(shí)的研究呈現(xiàn)出不同干預(yù)效果，腦區(qū)位置、電流強(qiáng)度、極板大小、刺激時(shí)長等相關(guān)調(diào)節(jié)變量是影響干預(yù)結(jié)果的主要因素。明確腦區(qū)功能、優(yōu)化刺激方案有助于精確制定應(yīng)用策略，提升a-tDCS的使用效率。

2.3.1 ?腦區(qū)位置選擇與應(yīng)用策略

初級運(yùn)動(dòng)皮層（M1）位于中央前回，是參與動(dòng)作執(zhí)行的關(guān)鍵區(qū)域。在任務(wù)執(zhí)行時(shí)，a-tDCS刺激左側(cè)或右側(cè)M1區(qū)，能有效縮短執(zhí)行簡單任務(wù)的反應(yīng)時(shí)間，保持測試（30 min）中效果依舊顯著[28-29，47]。在刺激方式上，單側(cè)刺激明顯好于雙側(cè)刺激的干預(yù)效果，雙側(cè)a-tDCS雖然可以引起皮層的興奮性增強(qiáng)，但在fMRI檢測研究中，并未觀察到皮質(zhì)脊髓興奮和MEP振幅變化[48]。Drummond等[37]和Huang等[49]的研究指出，a-tDCS刺激雙側(cè)M1區(qū)，對縮短選擇反應(yīng)時(shí)和辨別反應(yīng)時(shí)有一定效果，這實(shí)際上是由于陽極極板下電流擴(kuò)散引起其他相關(guān)腦區(qū)激活所致[50]。由此，未來可將a-tDCS刺激單側(cè)M1區(qū)作為縮短運(yùn)動(dòng)員簡單反應(yīng)時(shí)的應(yīng)用范式。

輔助運(yùn)動(dòng)區(qū)（SMA）位于初級運(yùn)動(dòng)皮層的前側(cè)，高度參與簡單、復(fù)雜運(yùn)動(dòng)行為計(jì)劃[51]。a-tDCS刺激SMA可以提升多項(xiàng)任務(wù)執(zhí)行的反應(yīng)速度，而且聯(lián)合噪聲刺激對反應(yīng)時(shí)的縮短更加明顯。這為a-tDCS聯(lián)合聽覺信號刺激提升計(jì)時(shí)類運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目啟動(dòng)速度提供了實(shí)證參考。Vollmann等[52]研究發(fā)現(xiàn)，a-tDCS刺激SMA可以提升初學(xué)者的觀察學(xué)習(xí)能力，這也為a-tDCS聯(lián)合觀察學(xué)習(xí)提高運(yùn)動(dòng)技能學(xué)習(xí)效率提供了重要依據(jù)。Hupfeld等[53]的研究還發(fā)現(xiàn)，采用重復(fù)刺激手段實(shí)現(xiàn)了a-tDCS持續(xù)提升反應(yīng)速度的目的。這說明，未來可在接受a-tDCS的同時(shí)增加更多的時(shí)間進(jìn)行訓(xùn)練，可能更有助于長效的運(yùn)動(dòng)增益。

左背外側(cè)前額葉皮層（DLPFC）高度參與認(rèn)知加工，是復(fù)雜任務(wù)執(zhí)行的主要腦區(qū)。a-tDCS對決策、記憶等認(rèn)知方面的影響與左DLPFC興奮性有關(guān)。Frings[ 54]、Angius[55]、Loftus[41]和Jeon[56]等的研究表明，個(gè)體接受a-tDCS刺激，雖然刺激參數(shù)和任務(wù)難度略有不同，但執(zhí)行Stroop任務(wù)的效果趨勢是一致的，即對認(rèn)知功能的改善。Friehs等[30]的研究也證實(shí)，a-tDCS干預(yù)籃球運(yùn)動(dòng)員可短暫提升認(rèn)知決策，減少投籃假動(dòng)作對運(yùn)動(dòng)員視覺的干擾效應(yīng)，并且認(rèn)知訓(xùn)練聯(lián)合刺激組對認(rèn)知功能的改善明顯優(yōu)于單刺激組[57]。建議可將聯(lián)合干預(yù)手段作為一種提高球類項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)員認(rèn)知水平訓(xùn)練的新方法。

右額下回（IFG）、前輔助運(yùn)動(dòng)區(qū)（pre-SMA）、右背外側(cè)前額葉皮層（DLPFC）等腦區(qū)均參與了行為抑制[58]。而在執(zhí)行停止反應(yīng)時(shí)任務(wù)的效果上，a-tDCS刺激右IFG明顯比刺激其他腦區(qū)效果顯著，即證實(shí)了右IFG在大腦執(zhí)行抑制行為的主導(dǎo)作用。后續(xù)研究發(fā)現(xiàn)，a-tDCS刺激右IFG不僅可以改善反應(yīng)抑制還增強(qiáng)了主動(dòng)抑制[35， 59-60]。因此，a-tDCS刺激IFG可有效抑制沖動(dòng)行為，該技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)療康復(fù)領(lǐng)域?qū)χ委熐嗌倌甓鄤?dòng)癥、網(wǎng)絡(luò)成癮等產(chǎn)生積極影響。

后頂葉皮層（PPC）被稱為“聯(lián)合”皮質(zhì)區(qū)域，Whitllock[61]指出，PPC具有廣泛的連通性，它不僅參與感覺運(yùn)動(dòng)的信息整合，還參與了多種認(rèn)知過程，包括注意力、決策、工作記憶等。Li等[38]研究發(fā)現(xiàn)，a-tDCS干預(yù)左側(cè)或右側(cè)PPC可以顯著縮短選擇反應(yīng)時(shí)，且實(shí)驗(yàn)組在測試的最后階段比假刺激組表現(xiàn)出更強(qiáng)的選擇性注意。Sandrini等[46]和Gan等[40]的研究還發(fā)現(xiàn)，a-tDCS刺激左側(cè)PPC對決策和工作記憶也有一定的增益效果。上述研究擴(kuò)展了對PPC特定功能的現(xiàn)有認(rèn)識，但對其神經(jīng)生理機(jī)制還不明確。因此，需要進(jìn)一步的研究證實(shí)PPC在改善認(rèn)知功能上的特殊作用。

綜上所述，本研究認(rèn)為，a-tDCS干預(yù)頂葉皮層、輔助運(yùn)動(dòng)區(qū)、初級運(yùn)動(dòng)皮層、左背外側(cè)前額葉皮層以及右額下回后的單個(gè)或多個(gè)區(qū)域，可以增強(qiáng)人體注意力、動(dòng)作準(zhǔn)備、動(dòng)作執(zhí)行、工作記憶、選擇決策和行為抑制等多方面能力，從而縮短人體反應(yīng)時(shí)間。

2.3.2 ?電流強(qiáng)度、極板大小及刺激時(shí)長與刺激方案

a-tDCS刺激的最佳方案與刺激密度和刺激時(shí)長兩方面有關(guān)，且電流密度受電流強(qiáng)度和極板大小交互影響[62]。經(jīng)顱磁刺激（TMS）檢測發(fā)現(xiàn)，a-tDCS刺激強(qiáng)度極小的變化也會(huì)使皮層激活效果產(chǎn)生巨大影響[63]。Keeser等[42]和Teo等[43]的研究發(fā)現(xiàn)，在極板大?。枠O）為35 cm2的條件下，2 mA比1 mA刺激更有利于皮層興奮性的提高，較低的電流強(qiáng)度可能是出現(xiàn)該結(jié)果的主要原因。傳統(tǒng)物理模型預(yù)測，大腦中的電場會(huì)隨著a-tDCS刺激強(qiáng)度的增加而增強(qiáng)，反應(yīng)時(shí)也會(huì)隨著電場的增強(qiáng)而縮短[64]，但也有研究指出，反應(yīng)時(shí)與刺激強(qiáng)度之間并不一定存在正向變化或可能成負(fù)相關(guān)關(guān)系[65]。未來可結(jié)合TMS技術(shù)繼續(xù)研究不同刺激強(qiáng)度的皮層興奮性變化。

電流密度在0.03～0.08 mA/cm2的范圍內(nèi)，電流密度越大對改善運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)的效果越好[66]。Antal等[67]研究發(fā)現(xiàn)，較小的極板能夠產(chǎn)生更有針對性的刺激位點(diǎn)，較大的極板可將電流密度降低至人體刺激閾值以下增強(qiáng)tDCS的安全性。較小的陽極極板會(huì)產(chǎn)生更好的刺激效果，這與高精度經(jīng)顱直流電刺激（HD-tDCS）技術(shù)的刺激方式有一定的相似性。HD-tDCS可以使刺激電流具有較高的聚焦性[68]，同時(shí)，陽極HD-tDCS刺激運(yùn)動(dòng)皮層會(huì)產(chǎn)生更強(qiáng)的皮質(zhì)-脊髓興奮性和運(yùn)動(dòng)誘發(fā)電位振幅[69-70]。未來HD-tDCS技術(shù)將取代tDCS技術(shù)應(yīng)用到臨床醫(yī)學(xué)中治療患者，應(yīng)用到體育領(lǐng)域提升運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)。

健康成年人刺激時(shí)長在10～20 min范圍內(nèi)，刺激效果沒有隨著刺激時(shí)長的增加而增強(qiáng)，這與人體對刺激的耐受性有關(guān)。有研究發(fā)現(xiàn)，a-tDCS持續(xù)刺激5 min可觀察到皮層的長時(shí)間增強(qiáng)效應(yīng)，但刺激時(shí)間過長將會(huì)引發(fā)刺激效果的逆轉(zhuǎn)[71]。Horvath等[27]的研究也表明，a-tDCS刺激10 min可觀察到持續(xù)40 min的腦功能后效應(yīng)和反應(yīng)時(shí)變化，但a-tDCS刺激20 min不會(huì)對反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生影響。由于納入研究很少有對性別進(jìn)行區(qū)分，且年齡跨度較大，建議刺激時(shí)長根據(jù)個(gè)體差異適度調(diào)整，可以更好地優(yōu)化刺激方案。

綜上所述，本研究認(rèn)為：適度延長持續(xù)時(shí)間和增加電流密度會(huì)出現(xiàn)較好的干預(yù)效果;采用較小的刺激極板，a-tDCS的刺激效果更顯著。

2.4 ?a-tDCS技術(shù)對提升運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)的啟示

反應(yīng)能力是運(yùn)動(dòng)員掌握、運(yùn)用運(yùn)動(dòng)技能的基礎(chǔ)和前提條件[72-73]。在不同運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目中，運(yùn)動(dòng)員需要針對自身項(xiàng)目特點(diǎn)進(jìn)行簡單反應(yīng)（例如田徑起跑反應(yīng)）和復(fù)雜反應(yīng)（例如籃球假動(dòng)作），反應(yīng)速度是影響比賽成績和決定比賽勝利的重要因素之一。鑒于反應(yīng)能力對運(yùn)動(dòng)員競技表現(xiàn)的重要作用，探究a-tDCS對不同運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目人群反應(yīng)時(shí)的影響具有重要的理論和實(shí)踐意義。雖然a-tDCS干預(yù)運(yùn)動(dòng)員反應(yīng)時(shí)的研究數(shù)量有限，但已有多項(xiàng)研究指出，a-tDCS配合體育訓(xùn)練使用可以提升運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)（見表2）。

結(jié)合a-tDCS對運(yùn)動(dòng)人群提升反應(yīng)能力的訓(xùn)練方案，本研究發(fā)現(xiàn)，a-tDCS主要以單刺激、重復(fù)刺激、單刺激與訓(xùn)練、重復(fù)刺激與周期訓(xùn)練的形式應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練中。單刺激方案對于初學(xué)者和運(yùn)動(dòng)愛好者反應(yīng)能力有一定的改善效果，但是對于運(yùn)動(dòng)員幾乎無影響，這表明運(yùn)動(dòng)員表現(xiàn)出對電流刺激更好的耐受性。在實(shí)際應(yīng)用中，電子游戲愛好者在游戲訓(xùn)練期間追加a-tDCS刺激比對照組反應(yīng)時(shí)的縮短效果更加明顯[74]。電子競技項(xiàng)目近年來發(fā)展迅猛，未來可將非入侵式腦刺激技術(shù)作為提升該項(xiàng)目競賽優(yōu)勢的重要手段[75]。目前，以tDCS技術(shù)為原理開發(fā)的便攜式耳機(jī)[76]，已經(jīng)作為輔助運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的手段，應(yīng)用于籃球和電子競技等項(xiàng)目的職業(yè)運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練中[77]。在不同形式的訓(xùn)練計(jì)劃中，借助a-tDCS可以提高訓(xùn)練效果。Liu等[78]研究認(rèn)為，a-tDCS重復(fù)刺激保持正常訓(xùn)練的賽艇運(yùn)動(dòng)員兩周，相比常規(guī)訓(xùn)練組運(yùn)動(dòng)員反應(yīng)時(shí)顯著縮短，并體現(xiàn)出較長的保持效應(yīng)（兩周），重復(fù)刺激配合長周期的反應(yīng)訓(xùn)練或認(rèn)知訓(xùn)練也得出了類似結(jié)論[79-80]?？梢?，采用a-tDCS技術(shù)與傳統(tǒng)訓(xùn)練相結(jié)合的干預(yù)方案，將進(jìn)一步提升運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練水平。

在競技體育領(lǐng)域，一直在尋找提高成績的人體工程學(xué)輔助手段，一些運(yùn)動(dòng)員甚至為此使用非法藥物。近年來，a-tDCS技術(shù)逐漸顯現(xiàn)出在增加運(yùn)動(dòng)員肌肉力量、延緩運(yùn)動(dòng)疲勞、促進(jìn)運(yùn)動(dòng)技能學(xué)習(xí)、調(diào)節(jié)平衡能力及增強(qiáng)運(yùn)動(dòng)感覺等方面的潛力。a-tDCS對健康人群和運(yùn)動(dòng)員反應(yīng)時(shí)的積極影響啟示：1）a-tDCS對執(zhí)行功能與決策能力的改善可以提高運(yùn)動(dòng)員的靈敏素質(zhì)，增強(qiáng)肌肉爆發(fā)力，并且對皮層的長時(shí)程增長效應(yīng)可能有利于促進(jìn)運(yùn)動(dòng)技能學(xué)習(xí)和增強(qiáng)比賽中的潛在競爭優(yōu)勢。2）運(yùn)動(dòng)員與健康人對電流的敏感度存在差異，tDCS常規(guī)使用范圍可能并不適用于運(yùn)動(dòng)員，刺激參數(shù)變化需更多考慮個(gè)體因素，并且需要注意高強(qiáng)度電流和較長刺激時(shí)間可能存在安全風(fēng)險(xiǎn)。3）a-tDCS單一刺激手段可以引起皮層興奮性的短暫激活，但不能影響運(yùn)動(dòng)員的行為表現(xiàn)，為了實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)的長效提升，采用重復(fù)刺激與運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練相結(jié)合的手段，可以突破傳統(tǒng)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練局限，加速運(yùn)動(dòng)能力的提高。綜合已有研究可見，a-tDCS配合運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練，將以一種超過體育訓(xùn)練總和的方式提升人體反應(yīng)速度?？蓪-tDCS作為一種新的（輔助）訓(xùn)練手段應(yīng)用于競技體育領(lǐng)域，為運(yùn)動(dòng)員挖掘競技潛能、突破人體極限提供幫助。

3 ? 結(jié)論與展望

3.1 ?結(jié)論

a-tDCS可以通過改變大腦皮層興奮性、增強(qiáng)大腦功能連接、易化腦功能網(wǎng)絡(luò)激活水平來縮短健康人群的反應(yīng)時(shí)，包括MEP振幅的增強(qiáng)、認(rèn)知功能的改善和腦功能狀態(tài)的提升。選擇任務(wù)相關(guān)的核心腦區(qū)搭配適當(dāng)?shù)拇碳?shù)對健康人群反應(yīng)時(shí)的縮短更加顯著。對于運(yùn)動(dòng)人群，重復(fù)a-tDCS與運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練結(jié)合可能更大程度地提升反應(yīng)能力和運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)。

3.2 ?展望

a-tDCS技術(shù)在理論層面具有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值，但對反應(yīng)時(shí)影響的實(shí)驗(yàn)研究仍存在以下幾個(gè)問題亟待解決：首先，各項(xiàng)研究之間腦區(qū)位置和刺激參數(shù)的差異較大，使歸納a-tDCS的應(yīng)用策略和優(yōu)化刺激方案仍然具有一定的挑戰(zhàn)性。其次，鮮有研究對受試者的年齡和性別進(jìn)行界定，忽視了個(gè)體差異對干預(yù)效果的影響。最后，較少的a-tDCS聯(lián)合運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練研究未能得出聯(lián)合干預(yù)協(xié)同效應(yīng)更加明確的結(jié)論。

未來可將a-tDCS技術(shù)的研究重點(diǎn)轉(zhuǎn)向競技體育領(lǐng)域，并結(jié)合運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練，為運(yùn)動(dòng)員加速提升運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)提供切實(shí)可行的訓(xùn)練方案，但在研究設(shè)計(jì)時(shí)，必須注意個(gè)體差異、刺激參數(shù)以及任務(wù)相關(guān)腦區(qū)的選擇與定位等因素的影響。

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收稿日期：2020-08-06

基金項(xiàng)目：遼寧省教育廳高?？蒲谢痦?xiàng)目（WJC2020ST06）;沈陽體育學(xué)院研究生創(chuàng)新基金資助項(xiàng)目。

第一作者簡介：趙云波（1993—），男，碩士在讀，研究方向?yàn)檫\(yùn)動(dòng)技能學(xué)習(xí)與神經(jīng)調(diào)控，E-mail：583651145@qq.com。

通信作者簡介：夏忠梁（1979—），男，博士，副教授，研究方向?yàn)檫\(yùn)動(dòng)技能學(xué)習(xí)與神經(jīng)調(diào)控，E-mail：xiazhongliang1979

@163.com。

作者單位：1.沈陽體育學(xué)院，遼寧沈陽 ?110032;2.首都體育學(xué)院， 北京 100191。

1.Shenyang Sport University，Shen，Liaoning 110032，China;2.Capital University of ?Physical Education and Sports，Beijing 100191，China.