《Brain Science Advances》：Transcranial direct current stimulation for pediatric learning disabilities: A narrative review
儿童学习障碍涉及执行功能障碍、认知灵活性缺陷、抑制控制受损及情绪调节异常，这些因素可能促成学业失败和社会心理适应不良。尽管已有标准干预措施，许多儿童仍持续存在认知行为缺陷，因此需要辅助性治疗手段。本综述评估经颅直流电刺激（transcranial direct current stimulation，tDCS）作为一种神经调控干预措施，旨在改善儿科学习障碍的认知行为结局，重点关注其神经生物学机制、对执行功能的影响及转化应用潜力。研究人员对PubMed/MEDLINE、Scopus、Web of Science和PsycINFO数据库进行了检索，纳入2000年至2025年间发表的研究。经筛选后，22项实证研究符合纳入标准并进行了叙述性综合。tDCS通过施加低强度电流调节皮层兴奋性、突触可塑性（长时程增强和长时程抑制样效应）以及前额叶-纹状体网络中γ-氨基丁酸（γ-aminobutyric acid，GABA）与谷氨酸的平衡，多数研究以背外侧前额叶皮层（dorsolateral prefrontal cortex，DLPFC）为靶点以调节执行功能。家长和教师报告的量表亦显示，内化性（焦虑、退缩）和外化性（冲动、攻击）行为有所减少，尤其是当tDCS与认知训练联合应用时。现有证据表明，tDCS在短期研究环境中总体耐受性良好；然而，关于长期安全性和临床可行性的确定性结论尚无法得出。方法学异质性，包括刺激参数差异、样本量较小及长期随访有限，阻碍了标准化治疗方案建议的制定。严格设计的假刺激对照试验可推荐用于常规临床应用的评估。
论文主体内容总结
1 引言
学习障碍是儿童期最常见的神经发育障碍类别之一，全球约5%–15%的学龄儿童受到影响。这些障碍以阅读、写作和数学等学业技能的获得和使用持续困难为特征，尽管个体具有充分的智力水平、教育暴露和社会文化机会。除核心学业表现外，学习障碍日益被视为与广泛的认知、情绪和行为困难相关的多维度状况，这些困难可能持续至青春期和成年期。研究表明，学习障碍儿童表现出更高水平的内化性问题（包括焦虑和抑郁症状）以及外化性行为（如冲动、攻击和行为困难）。这些行为和情绪挑战不仅加大学业失败风险，还损害社会关系、自尊和长期社会心理适应。
学习障碍中最一致涉及的机制之一是执行功能（executive functions，EFs）损害，这是一组支持目标导向行为、适应性问题解决和自我调节的高级认知过程。EFs通常包括工作记忆、抑制控制、注意调节和认知灵活性。其中，认知灵活性——即转换心理定势、适应变化的任务要求并生成替代策略的能力——在学习、课堂行为和情绪调节中发挥核心作用。认知灵活性缺陷与学习障碍儿童的持续性反应、错误监测不良、情绪失调以及内化和外化行为问题的易感性增加相关。
神经发育理论认为，学习障碍中的执行功能障碍反映了额顶叶和额边缘脑网络内的非典型成熟和连接性，特别是涉及背外侧前额叶皮层（DLPFC）。DLPFC是执行控制的关键枢纽，整合分布式神经系统的信息以支持认知灵活性、抑制控制和适应性行为。结构和功能神经影像研究已证明学习障碍及相关状况（如阅读障碍和注意缺陷/多动障碍）儿童的前额叶网络内激活模式改变和功能连接性降低。
学习障碍的传统干预主要包括教育补救和行为治疗，这些方法在改善特定学业技能和课堂行为方面已显示出有效性。然而，对这些干预的反应具有异质性，相当比例的儿童尽管经过强化治疗仍表现出残余的认知和行为困难。这一局限性促使人们对针对执行功能障碍神经基础的辅助方法产生日益浓厚的兴趣。
在此背景下，非侵入性脑刺激技术作为调节靶向皮层区域神经活动的有前景工具而出现。其中，经颅直流电刺激（tDCS）因其相对简单、低成本和安全特性良好而受到特别关注。tDCS通过头皮电极施加微弱、恒定的电流（通常为0.5–2 mA），诱导皮层兴奋性的极性依赖性变化。阳极刺激通常与神经元兴奋性增加相关，而阴极刺激倾向于降低刺激区域的兴奋性，尽管这些效应取决于刺激参数、个体神经解剖结构和基线神经活动。
在细胞水平上，tDCS被认为可调节神经元膜电位，从而影响自发放电率和突触可塑性机制，包括长时程增强和长时程抑制样过程。使用磁共振波谱的神经化学研究表明，阳极tDCS可降低局部γ-氨基丁酸（GABA）浓度并调节谷氨酸能传递，这些效应与皮层可塑性和学习增强相关。此外，证据表明前额叶tDCS可能影响额叶-纹状体回路内的多巴胺能信号传导，进一步支持其在调节执行功能方面的潜在作用。
tDCS在成人群体中的应用已在多种认知和临床领域取得令人鼓舞的结果，包括抑郁症、卒中康复和年龄相关认知衰退。在此基础上，研究人员日益探索tDCS在儿科人群中的可行性和有效性，特别是在以执行功能障碍为特征的神经发育障碍中。过去十年中，tDCS已在ADHD、阅读障碍、自闭症谱系障碍和学习障碍的儿童和青少年中得到研究，目前已有越来越多的随机对照试验和系统综述可供参考。
在阅读障碍儿童中，多项研究靶向参与语音处理和阅读网络的左侧颞顶区和前额叶区域。初步发现表明，tDCS特别是与阅读或语言训练联合使用时，可改善阅读准确性和流畅性。然而，这些研究大多集中于学业结果，对更广泛的执行或行为效应关注有限。同样，在ADHD中，前额叶tDCS与工作记忆和抑制控制的适度改善相关，尽管对核心临床症状的效应在各研究间仍不一致。
与阅读障碍和ADHD儿童中tDCS的大量研究相比，对更广泛学习障碍儿童的tDCS研究仍相对有限。尽管如此，新兴证据表明前额叶刺激可减少行为问题并增强EFs（包括认知灵活性）。鉴于学习障碍儿童中合并情绪和行为困难的高患病率以及执行功能障碍在其病因学中的核心作用，这些发现尤其值得关注。
在发育中的大脑中应用神经调控技术时，安全性考虑至关重要，特别是考虑到皮层成熟的动态性质以及缺乏已建立的儿科剂量指南。儿科tDCS研究的系统综述表明，研究环境中常用的刺激方案（通常涉及高达2 mA的电流和20–30分钟的会话时长）在短期内总体耐受性良好，报告的不良反应仅限于电极部位的轻微和短暂感觉（如刺痛或瘙痒）。重要的是，迄今为止的短期研究中未报告严重不良事件。然而，必须强调的是，小样本、短持续时间研究中未报告严重不良事件不应被解释为长期安全性的证据。当前证据基础不足以支持关于tDCS在常规儿科实践中安全性或临床可行性的确定性结论，作者一致强调需要持续监测、适龄剂量指南和长期随访研究。
尽管初级研究数量不断增加，儿科学习障碍中tDCS的现有文献仍然高度分散。大多数已发表的综述要么集中于特定诊断类别（如阅读障碍或ADHD），要么考察狭窄的认知结果（如仅阅读准确性），而未系统整合EFs、行为调节和神经生物学机制的证据。此外，尚无先前综述在统一的发育神经科学框架内明确处理tDCS的临床意义和转化潜力。鉴于学习障碍与情绪和行为困难之间的高共病率以及前额叶回路在认知和情感调节中的核心作用，这一空白尤为令人担忧。
为填补这一空白，本叙述性综述旨在通过系统处理三个相互关联的问题来综合儿科学习障碍中tDCS的现有文献：（1）tDCS可能通过哪些神经生物学机制影响发育中大脑的执行和行为功能；（2）关于前额叶刺激方案的认知和行为结局的实证证据是什么；（3）临床意义是什么，包括安全性考虑和tDCS作为既有干预辅助手段的作用。通过整合跨学科发现，本综述旨在阐明该领域的当前状态，并为旨在优化学习障碍儿童基于神经调控的干预措施的未来研究方向提供框架。
2 材料与方法
本研究以叙述性综述形式开展，旨在综合和批判性评估tDCS在学习障碍及相关神经发育状况儿童中应用的现有文献。选择叙述性综述方法是为了对多样化的实证发现、神经生物学机制和临床意义进行整合性和理论驱动性检验，这些内容无法仅通过定量综合充分捕捉。鉴于儿科tDCS文献中研究设计、刺激方案、结局指标和诊断类别的异质性，叙述性方法被认为最适于将发现置于背景中并识别跨研究的概念模式。
与强调详尽研究纳入和统计聚合的系统综述或荟萃分析不同，本叙述性综述强调概念连贯性、方法学评估和解释性综合。文献检索在PubMed/MEDLINE、Scopus、Web of Science和PsycINFO电子数据库中进行，覆盖2000年1月至2025年12月的出版物。检索词包括“transcranial direct current stimulation”、“tDCS”、“learning disabilities”、“specific learning disorder”、“dyslexia”、“executive functions”、“cognitive flexibility”、“behavioral problems”、“children”、“adolescents”和“pediatric neurodevelopment”等关键词及医学主题词组合，并应用布尔运算符以确保全面覆盖。相关综述和初级研究的参考文献列表也进行了人工筛选。
研究纳入标准包括：（1）在同行评审期刊发表；（2）涉及儿童或青少年（≤18岁）；（3）应用tDCS作为主要或辅助干预；（4）关注学习障碍、特定学习障碍或与执行功能相关的密切神经发育状况（如阅读障碍、ADHD）；（5）报告认知、行为或神经心理学结局。随机对照试验和非随机实验研究、试点研究和对照临床试验均被考虑。综述文章、荟萃分析和理论性论文被选择性地纳入以提供概念框架和背景解释，但不作为主要实证证据。会议摘要、未发表论文、病例报告和无可用翻译的非英文出版物被排除。
研究选择采用两阶段过程。第一阶段根据纳入标准筛选标题和摘要的相关性；第二阶段审查全文以确认纳入。鉴于综述的叙述性质，研究选择不仅由资格标准指导，还由与执行功能、认知灵活性和行为调节核心主题的相关性指导。数据提取以人工方式进行，重点关注关键方法学和概念要素，包括参与者特征（年龄范围、诊断标准）、刺激参数（电流强度、电极配置、会话次数和时长）、结局指标（认知任务、行为评定量表）和主要发现。特别关注靶向DLPFC的研究，鉴于其在执行控制中的既定作用及其在儿科tDCS研究中的突出地位。
为提高可解释性，提取的发现被组织在基于神经发育和执行功能模型的概念框架内。研究按其主要关注点进行主题分组：（1）tDCS的神经生物学机制；（2）执行和认知结局；（3）行为和情绪结局；（4）临床和安全性考虑。综述优先考虑将前额叶tDCS与执行过程调节（特别是认知灵活性和抑制控制）联系起来的证据，因为这些功能对学习障碍至关重要且与行为调整密切相关。
虽然未进行正式偏倚风险评估评分，但方法学质量进行了定性评估。考虑的关键指标包括样本量、对照或假刺激条件的存在、随机化程序、盲法和结局指标的适当性。具有严格设计（如假刺激对照随机试验）的研究在解释性综合中被赋予更大权重，而试点或非对照研究的发现则被谨慎解释。刺激方案的可变性（包括电流强度、电极尺寸、配置和会话频率）被记录并作为异质性来源进行讨论。
伦理考虑是方法学评估的组成部分。遵循已建立的儿科tDCS安全指南（包括电流密度和会话时长限制）的研究得到强调。与先前系统综述一致，大多数纳入研究仅报告轻微和短暂的不良反应，支持在适当伦理监督下儿科研究环境中tDCS的可行性。
鉴于纳入研究的异质性，发现以叙述性而非定量方式综合。强调识别刺激参数、靶向脑区和观察到的认知或行为结局之间的关联模式。明确处理冲突性发现，并探讨潜在解释，包括发展因素、基线认知状态和任务特异性效应。
叙述性综述固有的若干方法学局限性得到承认。缺乏正式系统方案和定量综合可能引入选择偏倚。然而，通过透明报告检索策略、纳入标准和主题组织，这一局限性得到缓解。此外，儿科tDCS研究的快速演进性质意味着这些结论应被视为暂时性的，并随着新证据的出现而修订。
3 结果
系统检索在四个电子数据库中识别出125条记录。去除35条重复记录后，90条记录进入筛选。其中，50条记录基于标题和摘要审查被排除。其余40篇全文文章接受资格评估。全文审查后进一步排除18篇文章，原因包括缺乏执行功能结局、队列重叠、刺激参数报告不足以及无可用翻译的非英文出版物。最终，22项研究符合纳入标准并被纳入最终叙述性综合。
叙述性综合揭示了关于tDCS在儿科学习障碍及相关神经发育状况中效应的几个一致模式。发现按主题组织以反映认知、行为和机制性结局，特别强调执行功能和认知灵活性。
3.1 tDCS对执行功能的影响
在靶向前额叶皮层区域的研究中，tDCS最一致地与执行功能表现的变化相关。改善在抑制控制、注意调节和工作记忆等领域被频繁报告，特别是在背外侧前额叶皮层的阳极刺激之后。这些效应在不同诊断组中均被观察到，包括学习障碍、阅读障碍和注意相关困难的儿童。尽管改善幅度在研究间有所不同，但效应方向总体为正，表明前额叶tDCS可能增强对学习和行为适应至关重要的执行控制过程。
认知灵活性 emerged as a particularly sensitive outcome。采用需要定势转换、干扰控制或快速适应变化规则的任务的研究报告了刺激后持续性错误的减少和任务效率的提高。这些发现与强调前额叶网络在灵活认知控制中作用的神经发育模型一致，并表明tDCS可能促进通常表现出僵化或不灵活认知风格的儿童的适应性反应。
3.2 行为和情绪结局
除认知表现外，多项研究报告了tDCS后行为和情绪功能的变化。内化性行为（如焦虑、情绪退缩）和外化性行为（如冲动、攻击）的减少均被注意到，特别是在纳入家长或教师报告量表的研究中。这些改善在靶向前额叶皮层的方案中最为明显，并常被解释为增强执行调节的下游效应，而非情绪系统的直接调节。
重要的是，行为改善并非在所有研究中一致观察到。结局指标、信息提供者来源和研究时长的差异可能导致不一致的发现。然而，总体模式表明tDCS可能通过加强支持情绪调节和适应性行为的认知控制机制，对行为调节产生间接益处。
3.3 与认知和行为干预的交互作用
多项研究表明，当刺激与同步认知训练、教育补救或行为干预结合时，tDCS效应更为显著。在这些研究中，tDCS似乎作为神经调控促进因子，增强学习相关可塑性和提高对训练的反应性。这种协同模式在关注阅读等学业技能以及靶向EFs的研究中尤为明显。
相比之下，将tDCS作为独立干预使用的研究报告了更为适度的效应，表明单独的神经调控可能不足以产生稳健或持久的功能变化。这些发现支持将tDCS概念化为辅助工具而非替代既定治疗方法。
3.4 神经生物学和发展性考虑
尽管大多数纳入研究关注行为和认知结局，部分研究提供了儿科人群中潜在神经生物学机制的间接证据。执行和行为功能的改善常在前额叶兴奋性增强、兴奋-抑制平衡改变以及额顶叶或额边缘连接性加强的背景下被解释。具体而言，阳极tDCS与前额叶区域局部GABA浓度降低和谷氨酸能传递增强相关，这些效应与皮层可塑性和学习增加相关。此外，来自相关儿科研究的证据表明tDCS可能影响额叶-纹状体回路内的多巴胺能信号传导，从而调节基于奖赏的学习和认知控制。然而，学习障碍儿童中的直接神经化学证据仍然有限，大多数机制性推断仍来自成人模型或动物研究。
3.5 临床意义
综述发现表明tDCS在儿科学习障碍中具有若干潜在临床应用，尽管这些应被视为初步和探索性的而非临床已确立的。首先，EFs的适度但一致的改善表明tDCS最终可能作为教育干预的有用辅助手段，特别是对于对标准补救反应不完全的儿童。其次，观察到的内化和外化行为症状减少表明在管理合并情绪和行为困难方面具有潜在效用，有待进一步验证。第三，良好的短期耐受性支持在遵循适当方案时tDCS在受控研究环境中的可行性，但尚不证明常规临床应用。
然而，若干实质性局限性削弱了这些意义并排除了临床建议。刺激参数的异质性排除了关于最佳剂量的确定性建议。缺乏长期随访数据严重限制了关于效应持久性和长期安全性的结论。此外，跨研究缺乏标准化方案阻碍了向常规临床实践的直接转化。
3.5 安全性和耐受性发现
在综述的文献中，tDCS在儿科样本中被一致报告为耐受性良好。不良反应轻微且短暂，最常见的是刺激期间的头皮刺痛或瘙痒。未报告严重不良事件或长期负面结局。这些发现强化了在遵循适当安全指南时tDCS作为儿科研究和潜在临床工具的可行性。
3.6 发现总结
叙述性综合表明，前额叶tDCS可能与执行功能（特别是认知灵活性）的适度改善相关，并可能有助于减少学习障碍儿童的行为和情绪困难。然而，这些结论基于有限且异质的证据基础，必须强调发现的初步性质。效应似乎是情境依赖的，受刺激参数、发展因素和与同步干预整合的影响。尽管结果令人关注，但跨研究的实质性异质性以及短期、小样本设计的优势限制了关于有效性和最佳应用的确定性结论。
4 讨论
本叙述性综述综合了tDCS在儿科学习障碍中应用的现有证据，重点关注执行功能、认知灵活性和行为调节。综述研究表明，前额叶tDCS（最常靶向DLPFC）与学习障碍及相关神经发育状况儿童的适度但可能具有意义的认知和行为益处相关。
4.1 执行功能和认知灵活性
跨研究中，EFs的改善是前额叶tDCS后最一致报告的结果之一。特别是，认知灵活性、抑制控制和注意调节的增强在不同儿科人群中均被观察到，包括特定学习障碍和阅读障碍儿童。这些发现与表明DLPFC在定势转换、干扰控制和适应性认知调节中发挥核心作用的神经发育证据一致。持续性错误减少和任务转换表现改善是阳极刺激后常见的报告。鉴于认知灵活性与学业学习和行为调整密切相关，这些发现对通常表现出僵化认知风格和适应性降低的学习障碍儿童尤为相关。
4.2 行为调节和情绪结局
除认知结局外，多项研究报告了前额叶tDCS后内化和外化行为症状的减少，特别是在使用家长或教师报告量表时。焦虑相关行为、冲动和攻击的减少在部分研究中被观察到，尽管发现并非在文献中一致。从机制角度看，这些行为改善可能通过增强执行控制间接介导，而非情绪系统的直接调节。EFs（特别是抑制控制和注意调节）已知对情绪反应性和行为表达施加自上而下的影响。因此，通过tDCS加强前额叶执行网络可能促进学习障碍儿童更有效的情绪调节和行为调整。
4.3 机制与结局的整合
概念模型提出，靶向背外侧前额叶皮层的阳极tDCS调节皮层兴奋性和兴奋-抑制平衡，从而增强执行功能。这些认知改善反过来可能支持更好的行为调节和功能结局，如学业参与度提高和适应性行为增加。与这些观察一致，背外侧前额叶皮层阳极刺激与学习障碍儿童内化和外化行为问题的显著减少以及认知灵活性的改善相关。这一概念框架进一步得到表明tDCS可降低局部GABA浓度和调节额叶-纹状体回路内多巴胺能活动的神经化学和神经生理学证据的支持。
4.4 tDCS效应的发展性调节因素
综述文献中出现的一个重要主题是发展因素对tDCS反应性的影响。年龄、基线认知功能和损害严重程度似乎调节结局，部分研究表明年龄较大或基线缺陷较轻的儿童效应更大。这些发现与强调儿童期和青春期皮层可塑性动态变化的发育神经科学模型一致。此外，多项研究表明当刺激与同步认知训练或行为干预结合时tDCS效应被放大。这一模式支持将tDCS概念化为增强学习相关可塑性的辅助神经调控工具，而非独立治疗。
4.5 争议和未解决问题
综述文献中出现若干争议性问题和未解决疑问。首先，最佳刺激参数仍存在高度争议；尽管大多数研究采用1–2 mA阳极刺激20–30分钟，但关于最小有效剂量、最佳电流强度或理想会话频率尚无共识。重要的是，部分研究报告了无效或负面效应，这些通常可归因于次优参数选择（如电流密度不足或会话次数不足）。例如，Salehinejad等人在ADHD儿童中于左右背外侧前额叶皮层进行单次双侧阳极tDCS（1.5 mA，15分钟）后，未报告工作记忆、认知灵活性或反应抑制的显著改善。同样，Schertz等人在ADHD儿童和青少年中于左侧背外侧前额叶皮层进行五次每日2 mA tDCS后，未发现视觉注意、工作记忆或抑制控制的统计学显著表现增强。
其次，基线认知严重程度作为调节因素的作用存在冲突；部分证据表明基线损害较轻的儿童改善更大，而其他研究则假设更严重受影响人群因基线可塑性潜力更高而效应更强。然而，当前数据未明确解决这一差异，主要是因为基线严重程度在各研究中的测量不一致。第三，tDCS效应的持久性是一个关键空白，因为大多数研究在刺激后立即或数小时内评估结局，很少有研究包含超过1–2周的随访评估；这使得无法区分瞬时神经调控效应和持续神经可塑性变化。第四，tDCS效应的特异性值得怀疑；尽管前额叶刺激与执行功能改善一致相关，但尚不清楚这些益处是否反映靶向DLPFC的局灶性调节，还是反映影响额顶叶和额叶-纹状体回路的广泛网络水平变化。最后，已发表文献中缺乏对阴性或无效发现的系统报告引入了显著的发表偏倚，限制了对儿科学习障碍中tDCS疗效的平衡解释，并强化了对预注册、假刺激对照试验并透明报告所有结局的需求。
5 结论
本叙述性综述综合了经颅直流电刺激在学习障碍儿童中应用的当前证据，特别强调执行功能、认知灵活性和行为调节。在综述的文献中，前额叶tDCS（最常靶向背外侧前额叶皮层）与执行控制过程的适度但有意义的改善相关，在某些情况下还与内化和外化行为症状的减少相关。这些发现表明神经调控可能影响该人群中学业和行为困难基础的 core 认知机制。认知和行为结局的趋同支持本综述提出的概念框架，即前额叶皮层兴奋性的调节促进执行功能和下游适应性行为。
尽管有这些有前景但初步的迹象，当前证据基础仍不足以支持关于儿科人群有效性、最佳剂量或长期安全性的确定性结论。研究设计、刺激参数和结局指标的异质性，加上小样本和短期研究的主导地位，意味着所有阳性发现必须谨慎解释。现有文献中缺乏严重不良事件并不构成长期安全性的证据，目前不能推荐常规临床应用。因此，经颅直流电刺激应严格视为实验性和辅助性方法，而非学习障碍儿童临床已确立的干预措施。未来研究应优先考虑严格设计的假刺激对照随机试验，采用标准化方案、发展敏感性和长期随访，并整合神经生物学测量以阐明作用机制。这些努力对于建立循证指南和确定tDCS在儿科学习障碍综合干预框架中的适当作用至关重要。
