经个体峰值α频率（peak alpha frequency, PAF）上方施加经颅交流电刺激（transcranial alternating current stimulation, tACS）未引起PAF偏移或实验性痛觉敏感性的改变：一项探索性研究

《Frontiers in Human Neuroscience》：Transcranial alternating current stimulation (tACS) above individual peak alpha frequency (PAF) does not shift PAF or experimental pain sensitivity: an exploratory study

　　

摘要：背景：个体峰值α频率（individual peak alpha frequency, iPAF）与实验性痛觉敏感性呈负相关。经颅交流电刺激（transcranial alternating current stimulation, tACS）可偏移神经振荡频率从而调节感觉知觉，但其对痛觉感知的影响尚未被检验。研究人员假设，以高于iPAF 1 Hz的频率施加tACS将提高PAF并降低实验性疼痛评分。方法：本研究为双盲、伪刺激（sham）对照、交叉设计探索性研究，纳入15名健康受试者完成2次干预——对体感皮层施加20 min tACS（频率为iPAF＋1 Hz）或sham刺激，随机顺序。记录tACS前后4个时间点的持续性热痛（tonic heat pain, THP）刺激疼痛报告。在4种条件下采集5 min脑电图（electroencephalogram, EEG）：基线（确定iPAF）、首次THP后、tACS后检测其对iPAF的影响、第二次THP后检测疼痛对iPAF的影响。该范式考察iPAF与疼痛的关联，以及疼痛和tACS对iPAF的作用。结果：真、假tACS对iPAF无影响，条件×干预交互作用不显著，效应量小（偏ηp2＝0.01和0.03）。疼痛强度随评分时间点升高（p＜0.001），但tACS无效应。讨论：在这项小样本初步研究中，单次tACS未能影响iPAF或对THP刺激的疼痛评分。本研究可为未来探讨tACS对PAF及疼痛影响的方法学设计提供参考。

论文解读：经个体峰值α频率（PAF）上方施加经颅交流电刺激（tACS）未引起PAF偏移或实验性痛觉敏感性的改变——一项探索性研究

本文发表于《Frontiers in Human Neuroscience》。既往研究表明，个体静息态峰值α频率（individual peak alpha frequency, iPAF）越慢，对持续性实验性疼痛的敏感性越高，且持续性疼痛可使体感皮层α活动降低、PAF向低频偏移，提示上调PAF可能减轻痛觉敏感性。经颅交流电刺激（transcranial alternating current stimulation, tACS）可通过神经夹带（neural entrainment）调制内源性振荡频率，已有研究证明tACS可将来伽马或α频段向刺激频率偏移并改变视听觉感知，但在体感皮层以iPAF为参照微调频率来尝试偏移PAF并调节疼痛感知尚属首次。基于此，研究人员假设以iPAF＋1 Hz施加tACS可产生离线（offline）后效——使PAF向更高频偏移并降低持续性热痛（tonic heat pain, THP）评分，遂开展本双盲、sham对照、交叉探索性研究加以验证。

主要技术方法：

研究人员招募健康右利手受试者（排除PAF＞11 Hz者以避免跨入β频段），最终15人完成双session（间隔≥1周，随机顺序接受真tACS[iPAF测定值＋1 Hz，1 mA峰峰值，20 min]或sham）。电极置于国际10–20系统CP3、CP4（覆盖体感皮层），tACS真刺激含30 s升/降斜坡。每session含7步：静息态5 min EEG定iPAF→120 s THP（46.5 ℃，前臂，NRS 0–100评分4时点）→EEG测疼痛对PAF影响→tACS/sham→EEG测tACS对PAF影响→第二次THP→EEG测二次疼痛对PAF影响。EEG记录13导（Fp1/2、F3/4、C3/4、P3/4、O1/2、Fz、Cz、Pz），参考为平均参考，分析C3、C4电极8–12 Hz频段功率谱峰值频率即PAF。采用混合设计重复测量方差分析（ANOVA）检验条件（4水平）×干预（真/假tACS）交互，并分析疼痛评分及基线PAF与疼痛的关系，检验水准α＝0.05。

研究结果

Participants： 初筛20人，5人因PAF＞11 Hz被排除，15人（13名女性，平均年龄23.2±6.9岁）完成双session并纳入分析，两干预顺序组间人口学无差异。

The effects of pain and tACS on PAF： 混合ANOVA显示C3上条件主效应显著（F(3,86)＝3.00，p＝0.034，η_p²＝0.09），C4上亦显著（F(3,85)＝5.35，p＝0.002，η_p²＝0.16）；事后比较示C3第二次疼痛后PAF较静息态显著降低（Padj＝0.031），C4首次及第二次疼痛后PAF均较静息态显著降低（Padj＝0.032、0.002）。条件×干预交互均不显著（C3：p＝0.76，η_p²＝0.01；C4：p＝0.52，η_p²＝0.03），干预主效应不显著。表明持续性疼痛使iPAF向低频偏移获得重现，但真tACS与sham对PAF的影响无差异，即tACS未使PAF向高频偏移。

Effects of tACS (real vs. sham) on pain intensity： 疼痛评分随时间点（30/60/90/120 s）主效应显著（F(3,174)＝27.04，p＜0.001，η_p²＝0.32），疼痛随持续受热而升高；干预主效应、时间主效应及所有交互项均不显著（p＞0.05）。表明真、假tACS对THP疼痛强度及时间总和（temporal summation）均无调节作用。

The relation between baseline pain intensity and PAF： 混合模型显示C3处基线PAF与疼痛强度呈显著负相关（β＝?9.18，SE＝4.45，t(45)＝?2.06，p＝0.045），C4处为负相关但不显著（p＝0.16），复现了较快iPAF关联较低痛觉敏感性的既有发现。

Blinding efficacy： 12人（80%）正确猜出真/假刺激类型，2人错误，1人无法判断，提示1 mA tACS产生可辨别皮肤感觉导致盲法部分失效，但两组干预效应估计值极小，期望效应不足以解释无差异结果。

讨论与结论翻译：

本双盲随机对照研究发现，在本研究参数下，以iPAF＋1 Hz施加的单次tACS相较于sham未能诱导iPAF的离线偏移，也未降低实验性痛觉敏感性，尽管成功复现了持续性疼痛致PAF低频偏移及其与痛觉敏感性的负向关联。鉴于干预效应可忽略不计，结果表明此种针对频率微调的单次tACS方案不太可能调制α峰值动态。更广泛而言，本研究与近期meta分析结果一致——常用tACS参数并不能稳定调制PAF，可能源于tACS效应不完全基于夹带机制，而更多涉及脉冲时序依赖可塑性（spike-timing-dependent plasticity, STDP）。该探索性结果为未来tACS疼痛研究在参数优化（如多session、在线EEG监测、刺激前重测iPAF、改进盲法评估）及假设形成方面提供了方法学参考。