经颅电刺激，与其他大脑调节技术（比如，经颅磁刺激）相比，所需技术简单，操作容易，具有一些明显的优势。然而，经颅电刺激也有不少颇显诡异的地方。了解有关情况，不仅能让人们更好地认识和使用这种技术，而且能让人们更好地认识和理解世界，提高哲学素养。

虽然试图使用经颅电刺激的历史可以追溯到18世纪，但是，直到20世纪60年代，这种方法都未能取得太大进展，主要原因是缺乏评估生物学效应的简单方法。当经颅磁刺激（TMS）与经颅直流电刺激（tDCS）相结合时，这种情形得到极大的改变（Nitsche & Paulus, 2000）。现在的经颅电刺激方法学概念，往往依赖于TMS的结果，特别是运动诱发电位（motor evoked potential, MEP）的变化。

要使tDCS产生相应的后效，显得只有一个狭窄的强度窗口。其中，电流密度是重要参加。在大多数已发表的研究中，电流密度通常在0.029~0.08毫安/cm2。显然，电流密度取决于电极尺寸。标准的电极尺寸是Nitsche & Paulus（2000）提出的35cm2，即7cm×5cm的电极片。对于这样的尺寸，常用的电流强度是1毫安。如果强度增大到3毫安，tDCS就开始引起疼痛（Furubayashi et al., 2008）。

与tDCS相比，用tRNS和140Hz的tACS可观察到一种有趣的现象：0.2毫安的峰峰（peak-to-peak）电压强度是阈下刺激，0.4毫安导致抑制，0.6毫安和0.8毫安没有显著效应，只有1毫安才能导致兴奋（Moliadze et al., 2011）。这是经颅电刺激的诡异之一。

最常用的电极布局是，把由TMS确定的左侧M1作为靶点，将tDCS的返回电极放在对侧的前额。根据Nitsche & Paulus（2000）的研究结果，在M1诱发可塑性的低端阈值是0.4毫安。电极的尺寸可以缩小，例如，缩小到3.5cm2，以产生焦点刺激，由此区分不同的大脑皮层表征。电极的尺寸也可以扩大，以确保返回电极处于阈下刺激的水平（Nitsche et al., 2008）。

实际上，在观察tDCS的后效时，研究者把靶子电极放在M1，尝试把返回电极放在不同位置进行探索（Nitsche & Paulus, 2000）。结果发现，只有把返回电极放在对侧前额会有正性结果。这是经颅电刺激的诡异之二。

一项采用高分辨率的有限元模型研究显示，电流密度极大值位于脑沟底部的局部热点（localized hotspot），而不是如球形模型预期的那样在皮层表面（Paulus, Antal, & Nitsche, 2013）。这是经颅电刺激的诡异之三。

以模型为基础，当用传统电极（25-35cm2）时，推荐的方案是一个电极放在相对于另一个电极的靶点后面，以对靶点有最大的电流密度；使用3.5~12cm2范围的电极尺寸，能够在焦点和电流密度之间达到更好的折中；使用多个小的返回电极可能比使用一个大的返回电极更有效（Faria, Hallett, & Miranda, 2011）。

进行经颅电刺激，接受刺激的个体可能会在电极下面感到刺痛。这种感觉在开始刺激时或许稍大，tDCS比tACS或tRNS更可能产生，当然，这取决于刺激强度。因此，在研究中通常会实施假刺激（sham stimulation），即开始时实施与真刺激相同的电流，不过，20秒后就逐渐停止了。然而，知觉阈限，也就是50%的被试察觉到刺激的电流，对于tDCS来说是400微安，对tRNS来说是1200微安；无论哪个位点的知觉，接受刺激的个体无法区分阳极与阴极tDCS。但是，有经验的研究者察觉阳极刺激的比例显著高于一般人；对于非刺激辨别（non-stimulation discrimination）来说，也是如此（Ambrus, Antal, & Paulus, 2011）。这是经颅电刺激的诡异之四。

经颅电刺激要产生可测量的后效，需要最短的刺激时间。对于1毫安的标准条件，这个最短时间是3分钟（Nitsche & Paulus, 2000）。更长的刺激时间产生更长的后效，对于阳极和阴极刺激来说都是如此（Nitsche & Paulus, 2001）。然而，这种联系是不能无限延长的。延长刺激时间，不仅可能不会延长后效，而且还会反转后效。这是经颅电刺激的诡异之五。

例如，把θ脉冲刺激时间加倍，导致反转的后效，兴奋性脉冲刺激变成抑制性脉冲刺激，反之亦然（Gamboa et al., 2010）。当使用阴极tDCS时，把刺激时间从9分钟加倍到18分钟，只是把抑制后效由60分钟增长到90分钟（Monte-Silva et al., 2010）。因此，对于阳极与阴极tDCS来说，要想使后效时间最大化，很可能有一种最佳的刺激时间。为了得到临床上的更长后效，人们必须在两次刺激之间引入时间间隔。如果间隔3分钟或20分钟或24小时，采用两个9分钟的阴极tACS疗程，可能把后效提高到120分钟。此外，一天一次的tDCS产生的皮层兴奋性提高要大于两天一次的效果（Alonzo et al., 2012）。

总之，经颅电刺激有一些显得诡异的地方，虽然它们的机制暂时还不清楚，但是，这正说明事物的复杂性，说明在治疗和研究中必须坚持具体问题具体分析的哲学指导思想。

参考文献

Alonzo, A., Brassil, J., Taylor, J. L., Martin, D., & Loo, C. K. (2012). Daily transcranial transcranial direct current stimulation (tDCS) leads to greater increases in cortical excitability than second daily transcranial direct current stimulation. Brain Stimulation, 5, 208-213.

Ambrus, G. G., Antal, A., & Paulus, W. (2011). Comparing cutaneous perception induced by electrical stimulation using rectangular and round shaped electrodes. Clinical Neurophysiology, 122, 803-807.

Faria, P., Hallett, M., & Miranda, P. C. (2011). A finite element analysis of the effect of electrode area and inter-electrode distance on the spatial distribution of the currnet density in tDCS. Journal of Neural Engineering, 8, 066017.

Furubayashi, T., Terao, Y., Arai, N., Okabe, S., Mochizuki, H., et al. (2008). Short and long duration transcranial direct current stimulation (tDCS) over the human hand motor area. Experimental Brain Research, 185, 279-286.

Gamboa, O., L., Antal, A., Moliadze, V., & Paulus, W. (2010). Simply longer is not better: Reversal of theta burst after-effect with prolonged stimulation.  Experimental Brain Research, 204, 181-187.

Moliadze,V., Aralay, D., Antal, A., & Paulus, W. (2012). Close to threshold transcranial electrical stimulation preferentially activates inhibitory networks before switching to excitation with higher intensities. Brain Stimulation, 5, 505-511.

Monte-Silva, K., Kuo, M. F., Liebetanz, D., Paulus, W., & Nitsche, M. A. (2010). Shaping the optimal repetition interval for cathodal transcranial direct current stimulation (tDCS). Journal of Neurophysiology, 103, 1735-1740.

Nitsche, M. A., & Paulus, W. (2000). Excitability changes induced in the human motor cortex by weak transcranial direct current stimulation. The Journal of Physiology, 527, 633-639.

Nitsche, M. A., & Paulus, W. (2011). Transcranial direct current stimulation: Update 2011. Restorative Neurology and Neuroscience, 29, 463-492.

Nitsche, M. A., Cohen, L. G., Wassermann, E. M., Priori, A., Lang, N. et al. (2008). Transcranial direct current stimulation: State of the art 2008. Brain Stimulation, 1, 206-223.

Paulus, W., Antal, A., & Nitsche, M. A. (2013). Physiological basis and methodological aspects of transcranial electric stimulation (tDCS, tACS, and tRNS). In C. Miniussi, W. Paulus, & P. M. Rossini. (Eds.). Transcranial Brain Stimulation (pp. 93-111). New York, NY: CRC Press.