θ-γ经颅交流电刺激增强年轻和老年人弹道运动表现的神经机制研究

研究人员针对老龄化导致的运动功能衰退问题，开展θ-γ经颅交流电刺激（TG tACS）对初级运动皮层（M1）可塑性调控的研究。通过高精度TG tACS（6 Hz θ波耦合75 Hz γ波）干预年轻与老年人弹道拇指外展任务，发现TG tACS显著提升两组人群运动加速度（P<0.001），且效果持续60分钟以上，同时增强运动诱发电位（MEP）振幅（P<0.001）。该研究为改善老龄人群运动障碍提供了新型非侵入性脑刺激方案。

　　

随着年龄增长，人类运动功能会逐渐衰退，这背后与大脑神经可塑性下降密切相关。初级运动皮层（M1）作为控制肢体运动的核心区域，其功能退化是导致老年人动作迟缓、力量减弱的重要原因。尽管非侵入性脑刺激技术（NIBS）如经颅直流电刺激（tDCS）已被尝试用于改善运动功能，但效果参差不齐，尤其对老年人群的干预效果仍存在争议。这促使科学家们寻找更符合大脑自然活动规律的刺激模式——θ-γ神经振荡耦合，这种在学习和记忆过程中起关键作用的脑电波同步现象，可能为运动功能调控提供新思路。

澳大利亚阿德莱德大学的研究团队在《Neurobiology of Aging》发表了一项突破性研究。他们采用高精度经颅交流电刺激（HD-tACS）技术，首次系统评估了θ-γ耦合刺激（TG tACS）对年轻（18人）和老年（18人）受试者弹道运动表现的影响。研究通过随机双盲交叉设计，在20分钟刺激期间同步进行拇指外展运动训练，并采用经颅磁刺激（TMS）量化M1兴奋性（通过运动诱发电位MEP）和抑制性（通过短间隔皮质内抑制SICI）变化。

关键技术方法包括：1）HD-tACS采用4×1环形电极配置（中心阳极+4阴极）靶向右侧M1，施加6 Hz θ波与75 Hz γ波相位耦合电流；2）弹道运动任务通过双轴加速度计记录拇指外展加速度；3）TMS评估训练前后MEP振幅和SICI变化；4）国际体力活动问卷（IPAQ）和蒙特利尔认知评估（MoCA）控制混杂因素。

3.1 弹道运动训练期间的拇指加速度
TG tACS使年轻组运动加速度提升134%（vs 51%假刺激），老年组提升76%（vs 40%假刺激），且年轻组改善幅度显著大于老年组（P=0.01）。加速度变异系数分析显示老年人运动控制稳定性较差（P=0.002）。

3.2 训练后运动技能表现
干预效果持续至训练后60分钟，年轻组PTP10加速度提升88%（vs 42%假刺激），老年组提升51%（vs 25%假刺激），证实TG tACS具有长效作用。

3.3 TG tACS对MEP振幅的影响
TG tACS逆转了训练导致的MEP振幅下降（假刺激组降低0.18 mV，P<0.001），表明其特异性调节M1兴奋性，且老年组调节幅度更大（P<0.001）。

3.4 TG tACS对SICI的影响
虽然训练本身降低SICI（反映GABA能抑制减弱），但TG tACS未额外改变抑制水平（P=0.40），提示其作用机制可能独立于GABAergic通路。

3.5 安全性评估
视觉模拟量表（VAS）显示两组刺激感知无差异（P>0.10），52.9%参与者能正确识别真实刺激，证实盲法有效性。

这项研究首次证实TG tACS可跨年龄组增强运动学习能力，其机制可能通过：1）θ-γ耦合增强神经同步化，优化运动指令传递；2）调节突触可塑性而非抑制性环路。尽管老年组效果较弱（可能与皮层萎缩或振荡频率差异有关），但绝对改善幅度仍具临床价值。研究为开发老龄化运动障碍的个性化神经调控方案奠定基础，未来需探索：1）个体化频率参数；2）复杂运动任务的适用性；3）病理性衰老群体的干预效果。该成果不仅深化了对运动皮层振荡机制的理解，更为非药物康复提供了新工具。