经颅直流电刺激治疗注意缺陷多动障碍的研究进展

Research Advances in Transcranial Direct Current Stimulation for Attention Deficit Hyperactivity Disorder

摘要: 注意缺陷多动障碍(Attention Deficit Hyperactivity Disorder, ADHD)是一种常见的儿童神经发育障碍，严重影响患者的生活质量和学业成就，给家庭和社会带来一定的负担，传统治疗方法(如药物治疗和社会心理行为疗法)有一定疗效，但存在副作用和个体差异等问题。经颅直流电刺激(Transcranial Direct Current Stimulation, tDCS)是目前应用最广泛的一种非侵入性神经调节技术，为物理治疗的一种，因其安全性和可操作性受到广泛认可，但ADHD治疗相关的研究尚处于起步阶段。本文在回顾大量现有文献，分析ADHD发病机制和原理的基础上，从治疗机制、安全性、刺激参数等方面对近年来tDCS治疗ADHD的相关研究进行了总结，以期为ADHD的干预提供新的思路和方法。

Abstract: Attention Deficit Hyperactivity Disorder (ADHD), a prevalent neurodevelopmental disorder in children, significantly impacts patients’ quality of life and academic performance, imposing considerable burdens on families and society. While conventional treatments such as pharmacotherapy and psychosocial behavioral interventions demonstrate partial efficacy, they are associated with side effects and individual variability. Transcranial Direct Current Stimulation (tDCS), currently the most extensively applied non-invasive neuromodulation technique, offers physical therapeutic potential. Its recognized safety profile and operational feasibility have garnered widespread acceptance, though research on ADHD treatment remains in its nascent stage. This review synthesizes existing literature and analyzes ADHD’s pathogenic mechanisms to systematically evaluate recent tDCS studies in ADHD management, encompassing therapeutic mechanisms, safety considerations, and stimulation parameters. The findings aim to provide novel insights and methodological advancements for ADHD intervention strategies.

1. 引言

ADHD是一种起病于儿童时期的慢性神经发育障碍性疾病，其核心症状为与发育水平不相称的注意缺陷和(或)多动冲动，全球儿童发病率约为7.2% [1]。该病常常幼年起病，影响可延续至成年，严重影响患者的生活质量和职业成就。ADHD的治疗⽅法包括药物治疗、社会心理行为治疗等[2] [3]。药物治疗(如中枢兴奋剂哌甲酯和非中枢兴奋剂托莫西汀)短期内可改善核心症状，但其长期安全性证据不足，且存在生长抑制、心血管风险等副作用以及高治疗脱落率[4] [5]。社会心理行为治疗虽被广泛推荐，但需高频次干预，且对儿童注意力的改善有限[6]。因此，开发新型治疗方法以改善目前ADHD的治疗困境成为当前研究的重点之一。

近年来，非侵入性脑刺激技术(Non-Invasive Brain Stimulation, NIBS)越来越多地应用于ADHD，最突出的是tDCS。现有证据表明，NIBS可作为ADHD兴奋剂类药物的潜在替代治疗方案[7]。tDCS具有较⾼的安全性和耐受性，适用于学龄儿童及青少年。本文旨在进一步阐述tDCS治疗ADHD的基本原理、治疗效果及安全性，为ADHD⼉童的临床⼲预和治疗提供更多依据。

2. ADHD的执行功能缺陷

执行功能是前额叶皮层及其皮层下神经网络调控的高阶认知系统，负责目标导向行为的规划、监控与动态适应。Zeluzo等最早将执行功能区分为“冷”、“热”执行功能。“冷”执行功能指涉及抽象、去情境化的认知过程，由背外侧前额叶(dorsolateral prefrontal cortex, DLPFC)与顶叶后部组成的“认知控制网络”驱动，涵盖抑制控制、工作记忆与认知灵活性等维度。“热”执行功能则涉及与情感和动机整合相关的认知过程，如延迟满足、风险决策及情绪调节等，由眶额叶皮层及腹侧纹状体构成的“奖赏评估网络”介导[8]。

ADHD患者的执行功能缺陷呈现显著异质性——“冷”执行功能障碍具有全领域普遍性：① ADHD患者在需要抑制冲动的任务中，表现出较高的错误率和较低的准确性，tDCS阳极刺激左侧DLPFC可以调节认知控制回路，增强DLPFC的活性[9]；② ADHD患者在工作记忆任务中的表现明显低于正常儿童，尤其是在需要同时处理和更新信息的任务中，其神经基础与DLPFC-顶叶后部功能连接减弱有关[10]；③ 认知灵活性缺陷在任务转换范式中表现为错误率增加，与基底节多巴胺D2受体密度降低存在剂量效应关系[5]。而“热”执行功能异常则表现出情境依赖性，仅在生态效度高的任务中显著，例如低奖赏条件下冲动选择率升高，负性情绪干扰下的错误率增加[11]。这些发现为基于神经调控的靶向干预提供了理论依据。

3. tDCS治疗ADHD的基本原理

tDCS通过小电极将微量持续的电流(1~2 mA)传递至特定的大脑皮层区域，从而调节皮层的兴奋性和可塑性[12]。具体而言，阳极刺激下的神经元膜会去极化，能增强该区域的神经元兴奋性，而阴极刺激则会导致神经元膜超极化，从而抑制相应区域的神经活动。这种电流的作用可以在短期内改变神经元的兴奋性，并可能导致长期的神经可塑性变化，如突触强度的增强或减弱，这被称为长时程增强或长时程抑制[13]。tDCS通过微弱的电流改变目标脑区的兴奋性，从而改善受试者的注意力、工作记忆、冲动控制等认知功能，尤其是在ADHD患者中表现出良好的效果[14] [15]。

目前关于tDCS治疗ADHD的神经环路机制研究仍处于探索阶段，尚未形成广泛共识或明确的靶向环路模型。tDCS治疗ADHD的机制可能通过调节前额叶–基底神经节–丘脑环路的关键节点发挥作用。tDCS阳极刺激可能增强背外侧前额叶皮层的兴奋性，提升执行功能网络(如前扣带回与顶叶皮层的连接)调控能力，同时调节默认模式网络的活动强度，从而改善ADHD患者的注意力缺陷和行为抑制缺陷。此外，tDCS可能通过平衡皮层下多巴胺能系统及谷氨酸-γ-氨基丁酸能神经递质传递，调节神经可塑性以优化环路功能[16]。

4. tDCS的治疗参数及安全性

4.1. tDCS的治疗参数

tDCS的有效性与多个参数密切相关，包括刺激强度、持续时间、刺激频率、电极位置和电极尺寸等。tDCS治疗ADHD的刺激强度至关重要。一般来说，tDCS的刺激强度通常设定在1~2 mA之间。一项系统综述显示，2 mA的刺激强度在成人ADHD患者中能诱导出更强的电场，并与显著的行为变化相关联。然而，对于儿童患者，由于其头部尺寸较小，1 mA的刺激强度可能会产生足够的电场以引发显著的行为变化[13]。刺激强度的选择还应考虑个体差异和ADHD的具体症状表现。一些研究指出，ADHD患者在不同的刺激强度下可能表现出不同的反应[14]。

刺激时间和刺激频率也是重要的参数，单次刺激通常10~30分钟(儿童10~20分钟)，每日或隔日1次，疗程 ≤ 20次。最近的一项系统综述显示，儿童和青少年(5~17岁)在tDCS应用中，0.5~2 mA范围内持续10~20分钟，≤20次，tDCS似乎是安全且可耐受的[17]。低频率和较长时间的刺激可能会更有效地改善ADHD的症状，而高频率的短时间刺激可能会导致神经的过度兴奋，反而不利于症状的改善[18] [19]。

刺激位置是另一个重要参数，由于tDCS的电流穿透深度限制(约2.5 cm)，其作用范围集中于DLPFC与额下回(inferior frontal gyrus, IFG)等表层脑区[20]，对应国际10~20导联系统的F3/F4或Fp2/F8处。DLPFC是认知控制网络的重要组成部分，因此DLPFC常被选为ADHD的靶向刺激区；自从Jacobson等在2011年[21]发现阳极tDCS刺激右侧IFG可显著改善受试者的反应抑制能力，该区域也被视为ADHD治疗的靶向区域之一。

除此之外，电极尺寸也是tDCS治疗效果的重要参数之一，成人常用25~35 cm²电极，儿童因头部较小建议采用更小电极(如5 × 5 cm)，以提高聚焦性。然而关于电极尺寸对运动皮层兴奋性的调控效应仍存在争议，部分研究报道较大电极可诱导更强的皮质脊髓兴奋性，但多项随机对照试验未发现电极尺寸与皮层兴奋性改变存在显著关联[13]。

4.2. tDCS的安全性

tDCS的安全性评估显示，其副作用整体呈轻至中度。在一项针对ADHD患者的研究中，tDCS的副作用发生率并未显著高于安慰剂组，且所有不良事件均为轻微且短暂的[22]。成人及儿童的副作用几乎相同，超过60%的个体报告短暂性皮肤反应(如局部瘙痒、轻微的刺痛、烧灼感或皮肤发红) [23] [24]，其次为低概率的头痛和食欲下降等[12] [19]，上述症状通常在刺激停止后自发缓解。极少数个案报道了癫痫患者刺激后症状复发或抑郁症患者出现躁狂倾向，但缺乏直接证据表明其与tDCS存在因果关系[25] [26]。

tDCS的安全性特征呈现显著的刺激参数依赖性，电流强度、单次刺激时长与皮肤不良反应发生率呈正相关，而电极尺寸则显著影响电流的空间分布范围。循证医学证据表明，当电流强度超过2 mA或单次刺激时长 > 30分钟时，儿童群体中感觉异常和皮肤刺激症状显著增加；而采用优化参数组合(1 mA × 20 min，电极尺寸 ≥ 25 cm²)时严重不良事件发生率可降至0.4% [20]。尽管tDCS的安全性较高，但仍需注意个体差异可能导致的不同反应。部分研究指出，某些患者可能对tDCS的刺激敏感，导致不适感或其他轻微副作用[27]。因此，在临床应用中，建议对患者进行充分的评估，以确定其适合接受tDCS治疗，并在治疗过程中密切监测其反应。

5. tDCS在ADHD的应用

5.1. tDCS治疗ADHD的临床研究

目前，大多数tDCS的研究对象是患有ADHD的儿童，针对成人的研究相对较少。多项研究表明，tDCS能够显著改善ADHD患者的认知功能和行为表现。一项系统评价显示，tDCS对ADHD患者的注意力、抑制控制和工作记忆等方面均有积极影响[15] [28]。研究发现，针对左侧DLPFC的tDCS阳极刺激可显著改善8~16岁ADHD患者的注意力不集中症状和认知灵活性[29]。另一项研究发现，针对右侧前额叶皮层的tDCS能够增强多巴胺能通路的活动，从而改善ADHD患者的努力维持和激励行为[30]。此外，一项针对成人ADHD的随机临床试验(RCT)表明，对未服用兴奋剂药物的成人ADHD患者进行tDCS治疗能够显著减少注意力缺陷症状，且效应量较大[12]。

近年来，tDCS作为一种非侵入性脑刺激技术，其在改善ADHD患者抑制控制功能缺陷方面的干预潜力，目前已受到学界广泛关注。一项荟萃分析汇总了10项RCT的数据，结果表明，tDCS显著改善了ADHD患者的抑制控制能力，且在某些情况下，治疗效果在结束后仍能维持数周[14] [31]。多项研究表明，施加在DLPFC上的tDCS能够显著提高ADHD患者在抑制控制任务中的表现[32] [33]。此外，tDCS还被发现能改善ADHD患者在抑制控制任务中的反应时间和准确性，这表明其在提升抑制控制能力方面具有潜在的临床应用价值[14]。

现有研究结果显示tDCS对ADHD患者工作记忆有一定的积极作用，能够显著提高ADHD患者在工作记忆任务中的表现，尤其是在信息处理速度方面[5] [31]。同时，阳极刺激左侧DLPFC后工作记忆容量较基线水平显著增加，其作用可能与DLPFC-前扣带回θ频段功能连接增强显著相关[34]。tDCS还与神经生理学指标的变化相关联，如tDCS通过影响脑电图中的P300波幅，进一步表现出工作记忆的改善[35]。

除此之外，研究还发现右侧前额叶的阳极刺激与左侧前额叶的阴极刺激组合能够有效降低ADHD患者的风险决策行为[36]。tDCS与认知训练相结合也呈现出更好的干预效果，提示tDCS可作为一种辅助治疗手段，与传统非药物疗法相结合以提高疗效[37]。

总体而言，tDCS通过调节靶向区域的皮层活动，在抑制控制、工作记忆、认知灵活性以及注意力改善等方面均具有显著的治疗效果。尽管tDCS在ADHD治疗中展现了良好的前景，仍需注意的是，现有研究的样本量普遍较小，且研究设计和结果评估标准不一，尚需进行更多研究以提升循证证据级别。因此，未来需要进行更大规模的RCT，进一步验证tDCS在ADHD治疗中的长期效果和安全性。

5.2. tDCS治疗ADHD的争议

目前临床专家对tDCS干预ADHD患者的疗效评价尚未达成共识。早期的元分析表明，tDCS在改善ADHD患者的抑制控制、处理速度和注意缺陷方面并未表现出显著效果[7]。后续部分RCT研究也证实未发现tDCS对抑制控制损害具有显著改善效果[18]。而在工作记忆领域，尽管部分研究报道阳极刺激左侧DLPFC可使N-back任务准确率提升，但该效应仅在轻度ADHD患者中呈现稳定获益[38]。Schertz等的研究显示，ADHD儿童左侧tDCS刺激联合认知训练并未显著改善患儿工作记忆[19]。有学者提出，tDCS在改善神经心理症状方面显示出积极的效果，但其在临床症状上的改善效果仍然有限，这可能与以下因素相关：刺激参数差异(如阳极刺激左背外侧前额叶皮层可改善注意力，而阴极刺激可能增强抑制控制；电极靶点选择和电流密度不同导致结果不一致)、疗程数量(多次刺激通过诱导神经可塑性产生持久效果，而单次刺激效应短暂)以及任务同步性(tDCS联合认知训练可能增强效果)。此外，个体神经活动基线水平、年龄差异及共病情况也可能影响疗效[15]。

当前的争议性结果主要源于刺激方案缺乏标准化，随着技术的进步、刺激参数的优化以及治疗方案的不断完善，后续系统综述显示，当tDCS精准靶向特定脑区并结合多疗程干预时，其在不同认知维度(抑制控制、工作记忆、认知灵活性以及注意力)的临床效益显著[39]。目前，我国2022年发布的《经颅直流电治疗常见神经精神疾病的临床应用专家共识》中，已建议将tDCS作为ADHD的干预手段之一[40]。共识明确指出，tDCS通过1~5次治疗可显著改善ADHD患者的临床症状及认知功能，针对ADHD的tDCS干预方案可选用左侧DLPFC或右侧IFC为阳极靶点，电流密度要求未成年人 ≥ 0.286 A/m²，成年人 ≥ 0.800 A/m²，单次治疗时间不少于15分钟。

值得注意的是，尽管短期研究显示tDCS能够改善ADHD患者的认知功能，但现有研究未能对tDCS治疗后的长期效果进行系统评估，导致我们对其在ADHD治疗中的长期效应缺乏明确认知[15] [28]。

6. 总结与展望

随着对tDCS技术在ADHD治疗中的研究不断深入，现有研究结果显示出其具备良好的治疗潜力，特别是在改善患者的注意力和认知功能方面。tDCS作为一种非侵入性脑刺激技术，其简便性和安全性使其成为ADHD治疗领域中的一项新兴手段。

在分析不同研究的观点和发现时，必须承认tDCS技术在不同患者群体中可能表现出不同的效果。这种异质性可能与患者的年龄、病程、脑部功能及基线神经生理状态等多种因素相关。这使得我们在解读相关研究时，既要关注整体趋势，也要重视个体差异，以便为临床实践提供更具针对性的指导。在这一过程中，研究者需要对不同研究中使用的刺激参数、评估工具和样本规模等进行全面的比较，以便揭示出影响tDCS治疗效果的关键因素。

当前ADHD的tDCS治疗评估主要依赖传统行为学指标，如ADHD评定量表总分变化、持续操作测试反应时波动系数以及临床总体印象量表改善度等。这些量表和行为学范式虽能反映核心症状的宏观改变，但难以揭示神经调控的靶向机制。未来评估体系可在整合上述临床指标的基础上，深化多模态神经标记物分析：通过功能磁共振量化默认模式网络与背侧注意网络的动态耦合强度，结合弥散张量成像追踪前额叶–纹状体白质纤维束的重塑进程；同步采用脑电图解析前额叶的脑电波形。在此基础上，可进一步结合PET-MRI多模态影像构建纹状体多巴胺D2/D3受体占有率与tDCS刺激参数的剂量效应模型，同时开发虚拟现实生态效度范式实时监测注意力维持时长与冲动抑制等的协同改善曲线。通过这种“症状–环路–分子”三级评估框架，最终实现从经验性症状改善向神经机制靶向验证的评估范式升级。

未来关于tDCS在ADHD治疗中的应用研究方向应当集中在多个关键领域。首先，研究者需要深入探讨tDCS的刺激参数，包括刺激位置、极性、强度、持续时间和重复频率等对治疗效果的影响。现有研究显示，不同的刺激参数可能导致不同的临床效果，未来的研究应系统评估这些参数与个体差异之间的关系，以优化治疗方案并提高疗效。其次，研究应考虑tDCS与其他治疗方法的联合应用。将tDCS与认知训练结合使用可能会增强其治疗效果[28]。这种综合治疗策略不仅可以提高ADHD患者的注意力和执行功能，还可能改善情绪调节能力，从而为患者提供更全面的治疗方案。在此基础上，虚拟现实和人工智能等新兴技术可以与tDCS结合，开发出更为个性化和有效的治疗方法[41]。此外，数字健康工具的应用也为ADHD的管理提供了新的思路。例如，结合tDCS的数字应用程序可以根据患者的实时表现调整刺激参数，以优化治疗效果[42]。这种动态调整的治疗方式不仅提高了治疗的灵活性，还能增强患者的参与感和治疗依从性。最后，未来的研究需要进行大规模的随机对照试验，以验证tDCS在ADHD治疗中的长期效果和安全性。大样本RCT还可以帮助识别不同患者群体对tDCS的反应差异。例如，ADHD患者的症状表现和神经生物学机制存在显著个体差异，通过大规模研究，可精准识别与tDCS疗效相关的患者特征(如性别、年龄、ADHD亚型等)，从而为个性化治疗提供依据。

开展多中心、大样本的随机对照试验将有助于进一步明确tDCS的临床应用价值，并为其在ADHD治疗中的推广提供坚实的证据基础。

综上所述，tDCS作为ADHD治疗的一种新兴手段，展现出了良好的前景，但其临床应用尚需进一步的验证和优化。科研和临床实践的良性互动将推动这一领域的发展，使tDCS能够更好地服务于ADHD患者，为他们的康复之路提供新的希望。在未来的研究中，希望能建立起更为全面的治疗框架和疗效评价体系，以实现个体化、精确化的治疗方案，最终提高ADHD患者的生活质量。