利用时间干扰技术进行经颅电刺激以增强睡眠慢波活动：STRENGTHEN研究的阶段性分析

《Communications Medicine》：Enhancement of sleep slow wave activity using transcranial electrical stimulation with temporal interference: an interim analysis of the STRENGTHEN study

　　

摘要

背景

慢波是一种反映神经元活动周期性变化的振荡现象，它在非快速眼动睡眠中发挥着重要的恢复功能。左腹内侧前额叶皮层是产生慢波的“热点区域”。研究表明，增强慢波活动（频率为0.5-4赫兹）有助于提升记忆表现等能力。为克服现有技术的局限性，我们研究了一种无创神经调节技术——具有时间干扰功能的经颅电刺激（TES-TI），旨在评估其在健康人夜间非快速眼动睡眠期间增强慢波的能力。

方法

这项研究是一项中期分析，重点探讨在实验室环境下TES-TI在非快速眼动睡眠期间的作用。研究中使用了两个频率相差1赫兹的高频载波（TES^15kHz-TI^1Hz），从而产生1赫兹幅值调制的频率干扰。数据收集工作在威斯康星大学麦迪逊分校进行，属于STRENGTHEN研究项目（ClinicalTrials.gov，编号NCT06267521，2024年2月12日启动，单盲设计，非随机分组）。符合条件的参与者为年龄在18至50岁之间的健康成年人，他们被随机分配到四个组中：（第1组）每周两晚接受TES^15kHz刺激并配合冥想；（第2组）每周两晚接受TES^15kHz-TI^1Hz刺激并配合假冥想；（第3组）每周一晚接受TES^15kHz-TI^1Hz刺激并配合冥想；（第4组）每周两晚接受该刺激并配合冥想。刺激作用是在非快速眼动睡眠期间进行的，共进行约10次刺激，每次持续3分钟，每周1至2晚，整个实验周期为4周。共有21名参与者属于第2、3、4组，接受TES^15kHz-TI^1Hz刺激，7名参与者属于第1组，仅接受TES^15kHz刺激。慢波的测量是通过高密度脑电图与多导睡眠图同步检测来完成的。

结果

研究结果表明，使用TES^15kHz-TI^1Hz刺激可增加慢波强度（总样本量N=21，其中第2组N=5人，第3组N=10人，第4组N=6人），且这种效果会持续超过刺激期；而更高频率的脑电波（西格玛波和贝塔波）则会出现减弱。与单纯的TES^15kHz刺激相比，使用TES^15kHz-TI^1Hz刺激时的慢波强度更高（第1组N=7人）。从第一次干预到最后一次干预期间，TES^15kHz-TI^1Hz对慢波强度的增益效应与参与者对睡眠恢复程度的主观评价呈正相关关系。

结论

据我们所知，这是首项证明TES-TI能够增强慢波及其恢复功能的研究。