综述：儿童和青少年非侵入性小脑刺激对社交和情感功能的新视角

这篇综述聚焦儿童和青少年非侵入性小脑刺激（NIBS）对社交和情感功能的影响。探讨其在自闭症、ADHD 等疾病中的作用，分析现有研究成果、技术原理，讨论安全性、伦理问题，为相关疾病康复治疗提供新思路。

　　

一、引言

小脑在高级社会认知过程和情感功能中的作用已得到证实。小脑功能障碍不仅会影响运动控制，还与多种神经发育和精神疾病中的社交和情感缺陷相关，如自闭症谱系障碍（ASD）、注意缺陷多动障碍（ADHD）、精神分裂症、情绪障碍等。非侵入性脑刺激（NIBS）技术，如经颅磁刺激（TMS）和经颅直流电刺激（tDCS），在成人康复治疗中展现出一定效果，但其在儿科领域针对小脑刺激以调节社交和情感功能的研究仍处于早期阶段。

二、非侵入性脑刺激的基本原理

1. 经颅磁刺激（TMS）：TMS 通过放置在头皮上的线圈产生磁脉冲，在大脑中诱导电流，引发目标区域的同步动作电位。它有单脉冲、重复（rTMS）和模式化（如 theta 爆发刺激（TBS））等多种形式。不同频率的 rTMS 对皮质兴奋性影响不同，低频（≤1Hz）rTMS 降低皮质兴奋性，高频（≥5Hz）rTMS 增加皮质兴奋性；连续 TBS（cTBS）降低兴奋性，间歇 TBS（iTBS）增强兴奋性。TMS 的效果高度依赖于刺激状态，受刺激频率、任务难度和认知状态等因素影响，可采用在线或离线协议进行应用，具有良好的空间和时间分辨率。
2. 经颅直流电刺激（tDCS）：tDCS 通过双极电极将弱电流（1 - 2mA）输送到大脑，有源电极置于目标脑区，参考电极置于头部或头部外部位。它不直接触发大脑活动，而是调节大脑的静息电位，通过阳极刺激促进或阴极刺激抑制神经活动来改变神经元兴奋性。tDCS 通常持续应用较长时间（如 20 分钟），其效果受刺激参数和大脑内源性活动影响。当刺激小脑时，由于小脑独特的结构和复杂的折叠，tDCS 极性与行为结果之间的关系不太可预测。tDCS 也可在线或离线进行刺激，刺激持续 10 分钟或更长时间可导致神经活动和行为的长期变化。

三、小脑在儿科社交情感障碍中的作用

1. 小脑与神经发育障碍：小脑发育的关键时期是围产期和出生后早期，此阶段小脑结构的发育异常会影响神经发育轨迹。例如，ADHD 患者存在小脑发育异常，包括右侧大脑脚、左侧小脑中脚、左侧 Crus I 和 IX 小叶的纤维变薄、髓鞘化程度低、组织不规则，以及小脑蚓部的结构变化。同时，ADHD 患者小脑与大脑其他区域的功能连接也发生改变，如小脑与颞上回之间的功能连接增强。此外，小脑改变还与发育性阅读障碍、ASD 等神经发育障碍相关。发育性阅读障碍患者小脑体积减小（如右侧 VI 小叶），在语言任务中小脑激活异常；ASD 患者小脑特定亚区域体积改变（如蚓部 VI - VII 小叶、Crus I/II 和 VIIIB 小叶），小脑 - 大脑功能连接的偏侧化异常，且这些改变与患者的感觉运动、认知和社交行为症状相关。
2. 小脑与精神疾病：小脑参与情绪状态的主观体验和社会环境中社交情感线索的检测 / 评估神经网络。当小脑 - 大脑连接中断时，可能导致对社交线索的错误解读，影响情绪稳定性。例如，精神分裂症患者的阴性症状（如认知和情感功能障碍、意志缺乏、快感缺乏、情感淡漠、社交退缩）与小脑内部及小脑与大脑认知、情感和感觉处理相关区域的功能连接改变有关，且患者小脑灰质体积减小与认知功能较差相关。情绪障碍患者（如抑郁症、双相情感障碍）也存在小脑灰质和功能改变，如抑郁症患者小脑蚓部后部体积变化，双相情感障碍患者小脑后部小叶 I - IX、Crus I/II 及其与前额叶区域的功能连接异常。在儿科双相情感障碍患者中，还观察到小脑结构灰质改变和神经化学异常，这些改变与情绪处理能力受损相关。此外，童年时期的压力事件（如创伤后应激障碍（PTSD））会影响小脑的发育和功能，导致突触可塑性降低、体积变化和功能连接改变，且这些变化与创伤相关的精神症状相关。

四、儿童和青少年小脑神经刺激的研究方法

1. 确定综述问题：旨在梳理已发表文献中，小脑神经刺激对儿童和青少年社交认知和情感功能调节的证据，并对其在神经发育和神经精神疾病中的潜在意义进行批判性思考。
2. 纳入标准：研究需使用针对儿童和青少年（<18 岁）小脑的 NIBS 技术，以调节社交认知和情感功能，且研究结果通过基于表现的测量、问卷或定性结果（如口头报告）评估，发表在同行评审的英文期刊上。由于相关研究较少，还纳入了应用 NIBS 技术调节非社交功能的研究。排除动物研究、成人样本研究、使用深部脑刺激技术或其他非 NIBS 刺激工具的研究、针对其他脑区的 NIBS 研究、神经影像学研究、药物干预研究以及非原始研究文章和研究方案等。
3. 搜索策略：通过在 PubMed、Scopus 和 Web of Science 等科学在线数据库中搜索，使用特定文本字符串，涵盖了与脑刺激、小脑、儿童青少年、社交情感相关的词汇，检索时间为 2000 年 1 月至 2025 年 3 月，无文献类型和语言限制。
4. 证据筛选和选择：去除重复记录后，先进行标题筛选，排除不相关记录；再对剩余记录进行摘要筛选，进一步排除不符合要求的内容；对于摘要中无法获取足够方法学信息的记录，阅读全文进行筛选。
5. 数据提取和图表制作：根据综述问题提取数据，将入选记录分为两部分，由一名审阅者提取数据，另一名审阅者对 25% 的样本进行准确性和完整性检查。提取的信息包括研究的方法学特征（如作者、发表年份、样本量、年龄、诊断、研究设计、是否为假刺激对照、结果领域）和 NIBS 协议的技术细节（如电极蒙太奇、电极尺寸、刺激强度、刺激次数、刺激时间、是否报告 NIBS 诱导的感觉）。

五、儿童和青少年小脑 NIBS 对社交和情感功能的影响

1. 研究现状：目前关于儿童和青少年小脑神经刺激的研究较少，仅有 5 篇原创文章和 2 篇研究方案。传统上认为小脑主要参与感觉运动功能，因此早期研究多关注其对运动功能的康复作用。例如，Grecco 等人对 6 名患有共济失调型脑瘫的儿童进行研究，发现结合跑步机训练和小脑阳极 tDCS（1mA）刺激内侧小脑和阴极刺激眶上中央区域，可改善儿童的平衡和运动功能表现，且效果可持续至治疗结束后一个月。Akremi 等人对患有发育性协调障碍（部分伴有 ADHD）的儿童进行研究，发现阳极 tDCS（2mA）刺激内侧小脑可轻微提高儿童运动序列学习的准确性，但对执行速度和协调性无影响。
2. 对非运动功能的影响：D’Urso 等人对 7 名 ASD 儿童进行研究，发现阴极（1mA）刺激右侧小脑半球和阳极刺激左侧背外侧前额叶皮层，可显著降低患者的总体症状严重程度，改善社交退缩、嗜睡、多动和情绪障碍等症状，还减少了一名合并抽动障碍儿童的抽动严重程度，并使一名有癫痫病史患者的额叶致痫灶消失。Hadoush 等人对 36 名 ASD 儿童进行随机对照试验，发现阳极 tDCS（2mA）刺激左右小脑半球可通过调节小脑 - 额顶叶回路，增加额叶、中央和顶叶区域的大脑复杂性，为小脑刺激在儿科的神经生理机制提供了初步证据。Oldrati 等人对 18 名患有先天性小脑畸形的青少年和年轻人进行研究，发现单次 20 分钟的阳极刺激内侧小脑（1.5mA）可显著提高他们在不同信息情境下推断和预测他人行动意图的能力，表明小脑 tDCS 可改善小脑损伤个体的社交能力。

六、儿童和青少年小脑 NIBS 的考虑和建议

1. 研究现状与问题：尽管 NIBS 技术在调节儿童和青少年社交认知和情感功能方面的研究有所增加，但针对小脑的研究较少。这可能部分归因于该领域研究尚处于起步阶段，也可能存在发表偏倚。目前大多数研究采用阳极（和假刺激）小脑 tDCS，对阴极 tDCS 的研究较少。由于小脑与新皮层的细胞结构不同，tDCS 极性对小脑的行为影响难以预测，且现有研究中刺激电极较大，空间分辨率低，难以确定更有效的刺激位点。此外，小脑 tDCS 在儿童头部模型中的电场分布受年龄和个体解剖结构影响，刺激强度也需准确考虑。
2. 神经生理机制研究：目前对 NIBS 尤其是小脑刺激的神经生理机制了解有限。虽然已知小脑刺激可产生局部和远处的神经生理效应，如同步小脑 - 皮层和皮层 - 皮层网络，但对小脑皮层中对刺激最敏感的特定神经结构仍不清楚。一种假设是小脑兴奋性的调节涉及局部突触过程中的长时程抑制（LTD）和长时程增强（LTP），特别是在抑制性浦肯野细胞（PC）中；另一种假设是 PC 可能通过平行纤维或攀缘纤维间接受到刺激，这些都需要进一步研究。
3. 安全性和伦理问题：初步研究表明，小脑 tDCS 在儿童和青少年中耐受性良好且安全，报告的副作用多为轻微和暂时的皮肤感觉，如刺痛、瘙痒、刺痛和刺激部位的不适。但目前缺乏长期随访数据，评估其对发育中大脑的长期影响至关重要。此外，在研究涉及神经发育障碍儿童时，需进行临床监督，特别是筛查因药物或潜在癫痫发作而有风险的参与者。同时，要从伦理上区分 NIBS 用于治疗疾病和增强大脑功能的情况，NIBS 用于治疗应至少与现有批准的治疗方法一样安全有效，而用于增强大脑功能应在儿童足够成熟能够做出知情独立决定后进行。

七、未来研究方向

1. 机制与参数研究：深入研究小脑刺激的神经生理机制，特别是在儿童和青少年中的作用机制，可结合 NIBS 技术与生理测量方法（如 fMRI、EEG）。进一步研究确定合适的刺激参数（如强度、电极尺寸、电极蒙太奇）及其与个体解剖特征的相互作用，通过模拟诱导电场等方法优化刺激方案，避免不良事件和副作用。
2. 技术拓展与应用研究：目前尚无研究在儿童和青少年中应用小脑 TMS，未来可探索其可行性。除 TMS 和 tDCS 外，其他 NIBS 方法（如频率调谐刺激技术，如节律性 TMS 和经颅交流电刺激（tACS））也可用于调节小脑功能，这些技术可调节小脑的兴奋性，未来可研究其对儿童和青少年社交情感功能的影响。
3. 临床试验与综合干预研究：开展更多系统的随机假刺激对照试验，使用综合的结果测量方法（包括量表、问卷、专门的计算机化任务和生理活动的客观测量），测试不同刺激方案对儿童和青少年社交情感功能障碍康复的有效性。比较小脑刺激单独使用或与先进的行为治疗（如基于虚拟现实的干预）联合使用的效果，评估刺激对行为训练效果的增益。同时，在研究中应采用特定方法报告刺激引起的急性和长期副作用或不良事件，完善这些技术的安全指南。

八、结论

儿童和青少年非侵入性小脑刺激（NIBS）用于增强社交和情感功能的研究处于早期阶段，但初步研究结果显示出有前景的治疗潜力。现有证据支持这些技术的可行性和安全性，为进一步研究奠定了基础。未来需深入了解其潜在的神经生理机制，优化刺激方案，评估长期疗效，并探索其与其他康复干预措施的相互作用。同时，要考虑在儿科人群中使用 NIBS 的伦理问题，确保干预措施符合儿童的最佳利益。通过整合创新方法和先进技术，有望将这些研究成果转化为有效的临床干预措施，改善儿童和青少年的生活质量。