左背外侧前额叶皮层阳极经颅直流电刺激延长最大跑速下至力竭时间

《Sport Sciences for Health》：Anodal tDCS of the left dorsolateral prefrontal cortex extends time to exhaustion at maximal running speed

　　

尽管对中枢上疲劳（supraspinal fatigue）已有一定认识，但目前仍不清楚非侵入性脑刺激能否急性延长最大跑动时间。本研究旨在检验左背外侧前额叶皮层（left dorsolateral prefrontal cortex, DLPFC）阳极经颅直流电刺激（anodal transcranial direct current stimulation, a-tDCS）是否能延长训练有素男性的至力竭时间（time to exhaustion, Tlim）并调节主观用力感觉（ratings of perceived exertion, RPE）。研究纳入12名训练有素男性（年龄25.1±5.3岁），先在跑台上进行最大递增负荷测试以确定最大摄氧量对应最大速度（100% vVO2Max），随后在随机、间隔48小时的两种条件下分别接受20分钟2 mA a-tDCS或假刺激（sham），之后完成Tlim测试，并于测试后采集RPE。结果显示Tlim在a-tDCS条件下为174.3±34.4 s，显著长于假刺激的159.5±36.4 s（p=0.03）；RPE无变化。结论：左DLPFC阳极tDCS可急性改善训练受试者的无氧功率表现，且RPE未发生改变。

研究背景与立项依据

人体生理极限（包括最大摄氧量（VO_2Max）、乳酸阈、主观用力感觉与跑动经济性）在运动员接近人类表现上限时收益递减，其中中枢（或称中枢上）疲劳关乎运动皮层输出能力，成为运动科学关注焦点。非侵入性神经调控技术经颅直流电刺激（transcranial direct-current stimulation, tDCS）可通过低电压恒定电流改变皮层兴奋性，在延缓中枢疲劳、延长耐力方面具潜在价值，但既往研究多针对骑行测功仪或次最大跑速，且刺激靶区常选初级运动皮层（M1），关于左背外侧前额叶皮层（left dorsolateral prefrontal cortex, left DLPFC）在跑台100% vVO_2Max至力竭任务中的急性效应尚缺证据，加之刺激参数与电极放置异质性大，亟需规范方案验证。该研究即在此背景下，探讨left DLPFC阳极tDCS对娱乐性训练男性在跑台最大速度下Tlim与RPE的急性影响，论文发表于《Sport Sciences for Health》。

主要关键技术方法

研究人员采用自身重复测量设计，纳入12名18–35岁、每周至少3次有氧训练达6个月的男性，排除心脑血管代谢病、神经药物使用及近期损伤。分三次访视：首次完成知情同意、人体测量与跑台最大递增测试（10 km/h起每2分钟增1 km/h，坡度1%，据Kuipers不完阶段校正公式算vVO_2Max）；后两次随机交叉接受真/假a-tDCS（阳极F3左DLPFC、阴极Fp2右眶额皮层，2 mA×20 min，海绵电极35 cm²，阻抗<10 kΩ，淡入淡出30 s；假刺激30 s后关机），刺激后行5分钟60% vVO_2Max热身即以100% vVO_2Max跑至自愿力竭记Tlim，即刻由盲法评估者记Borg 0–10 RPE；组间隔48–72小时。统计用Shapiro–Wilk正态性检验与配对t检验，报均值差、95% CI、p与Cohen’s d。

研究结果

样本特征：12人年龄25.1±5.3岁，具明确VO_2Max与vVO_2Max基线（表1略）。

Tlim结果：a-tDCS下174.3±34.4 s vs 假刺激159.5±36.4 s，均值差14.8 s（95% CI 1.2–28.5），p=0.035，Cohen’s d=0.691，提示中等偏大效应，阳极刺激显著延长最大跑速耐受时间。

RPE结果：a-tDCS后8.0±1.7 vs 假刺激7.7±1.4，差0.3（95% CI -0.23–0.89），p=0.219，d=0.376，无统计学意义，表明皮层兴奋性上调未改变受试者主观用力评分。

讨论部分总结

研究人员将之与Lattari等对活跃女性骑行Tlim（左DLPFC a-tDCS增效）及Park等M1刺激次最大跑研究对照，指出靶区差异（DLPFC vs M1）、任务模式（持续最大 vs 间歇冲刺）、离线（刺激-间隔-运动）vs 在线范式可解释部分不一致；本研为离线协议，效能来自刺激后皮层兴奋性持续增强与中枢抑制反馈减弱，而非运动中实时易化。DLPFC涉及执行控制、多巴胺能腹侧纹状体调制，可下调疲劳感知与保护性脑干-皮层回路，但不改RPE量表得分，说明耐力增益或通过疼痛/不适容忍而非感知屏蔽实现。作者自陈局限：仅男性、n=12、未客观控食睡、盲法未用量表核验、RPE次级指标力不足。结论段原文意译：左DLPFC a-tDCS在娱乐训练男性跑台100% vVO_2Max至力竭中提升表现，RPE未变；该手段可供教练与运动科学家用以增强无氧耐力，后续需优化参数、厘清生理机制并拓展人群。