傳統tACS的瓶頸

傳統經顱交流電刺激（tACS）通過單頻正弦電流調節皮層興奮性，但其作用機制存在顯著局限：

空間局限性：早期研究多聚焦于初級運動皮層（M1），通過運動誘發電位（MEPs）評估效果。對于高階認知網絡（如前額葉-頂葉網絡）的調控缺乏直接證據。

機制單一性：假設刺激電流與皮層興奮性呈線性關系，即電流幅度的瞬時變化直接決定神經響應。然而，此假設無法解釋復雜網絡層面的相位依賴性交互。

Phase-shifted tACS的提出

為突破上述限制，研究者提出多電極相位差刺激（Phase-shifted tACS），其核心創新在于：

多電極協同：通過兩個或多個電極施加相位差異化的交流電流，直接干預腦區間的振蕩同步性。例如，在右前額葉（F4）和頂葉（P4）施加相位差為0°或180°的6Hz電流。

多電極協同刺激

動態電場控制：調節電極間的電流相位差可生成具有特定時空特性的顱內電場，模擬自然神經通信模式。當相位差為180°時，前額葉與頂葉電場方向相反，而0°相位差則產生雙向分布電場。

給定刺激條件下大腦內隨時間變化的電場情況

HUIYING

原理機制：電場動態與神經調制的雙重路徑

電場時空特性

Phase-shifted tACS的電場特性由以下關鍵因素決定：

幅度非線性：電場強度隨刺激相位差呈正弦曲線變化。當兩電極相位差為180°時，電場強度是0°時的2-2.3倍。

給定刺激條件下大腦內的電壓和電場相位

相位梯度：電場相位沿空間分布存在差異。例如，90°相位差時，前額葉與頂葉的電場相位差最大。

施加不同相位的交流電刺激觀察大腦電場

行波刺激：時空動態調控

Phase-shifted tACS可生成"行波電場"，其特性包括：

傳播方向：電場最大值隨時間沿特定方向遷移。例如，45°相位差時，電場從前額葉逐漸向頂葉傳播。

刺激（相位差為45°）過程中灰質表面電場的計算機模型

神經元類型特異性響應機制

研究通過雪貂模型揭示了tACS的細胞類型特異性效應：

清醒頭固定雪貂的組織學及內源性α 波段振蕩

快速發放抑制性中間神經元（FS）的優先同步：α頻段（6-17 Hz）刺激下，FS神經元因更強的內源性α振蕩耦合，表現出比寬脈沖神經元更顯著的相位鎖定。

α頻段的窄峰細胞（紅色）的PLV值（相位鎖定值）明顯高于寬峰單元

膜電位整合機制：神經元膜的時間常數（≈10ms）允許跨周期電荷累積，導致刺激電流與興奮性變化呈非線性關系。

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研究成果：從基礎到應用

相位依賴性信號傳遞調控

前額葉刺激效應：

經顱交流電刺激（tACS）、經顱磁刺激（TMS）和腦電圖（EEG）同步記錄的實驗裝置

早期成分（40-60ms）：經顱磁刺激誘發電位（TEPs）在90°相位（波峰）顯著增強，270°相位（波谷）抑制。

晚期成分（160-180ms）：相位效應擴散至對側皮層，表明網絡級聯調控。

頂葉刺激驗證：相位依賴性TEPs變化在80-100ms后出現，反映信號從前額葉到頂葉的傳導時間。

頂葉tACS期間TMS誘發電位（TEP）的頭皮地形圖

電場動態的量化驗證

研究通過行為學與fMRI聯合實驗揭示了以下發現：

行為學效應：

同步（0°相位）tACS顯著改善高認知負荷任務（2-back）的反應時間（RT），較異步（180°相位）和假刺激條件分別縮短0.76和0.58個標準差。

低負荷任務（1-back和CRT）未觀察到顯著改善，表明相位同步效應與認知需求密切相關。

HUIYING

應用領域

認知增強與神經調控

工作記憶優化：前額葉θ同步性是工作記憶的核心機制。同步tACS可增強前額葉-頂葉相位耦合，將2-back任務反應時間縮短至接近1-back水平。

神經精神疾病干預

精神分裂癥：前額葉θ振蕩紊亂是核心病理特征，相位特異性刺激可恢復網絡同步性。

抑郁癥：調節默認網絡與額頂控制網絡的相位關系可能改善情緒加工。

腦機接口與神經工程

閉環刺激系統：結合實時EEG反饋，動態調整刺激相位以維持最佳網絡狀態。

個性化參數優化：基于個體解剖模型（如SimNIBS）定制電極布局與相位差。

總結

Phase-shifted tACS通過精準控制電場的時空動態，為理解與干預腦網絡提供了全新工具。其核心優勢在于：

機制明確性：量化電場參數（幅度、相位、行波）與神經響應的映射關系。

應用多樣性：覆蓋基礎研究（如CTC模型驗證）、臨床治療與工程開發。

未來需進一步探索個體化頻率匹配、長期刺激安全性及多頻段耦合效應。結合機器學習與實時成像技術，有望實現個性化神經調控，為精神疾病康復與認知增強開辟新路徑。

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回映產品

1.便攜式HD-tES

回映便攜式高精度經顱電刺激儀(HD-tES)創新地采用type-C轉生物電極的設計使得產品能夠非常便捷地被使用。回映便攜式高精度經顱電刺激儀(HD-tES)通過多電極配置(1個中心電極和4個返回電極)實現高精度電流聚焦,精準刺激目標腦區。其核心優勢在于通過縮小電極尺寸(直徑12mm的環形電極)和增加電極數量,顯著提升刺激的聚焦性和精準性。

HD-otDCS 模式：疊加振蕩電流于直流偏置，同步調節神經元興奮性與節律性活動，高密度電極提升空間精度，頻率特異性與個體化參數優化共振效應。

HD-tDCS模式：調節皮層興奮性,適用于中風康復、抑郁癥干預等。

HD-tACS模式：精準鎖定腦電頻段(如β-γ頻段改善強迫癥,4Hz增強工作記憶)適配認知障礙治療等。

HD-tRNS模式：HD-tRNS 對顯式和隱式計時任務的影響不同,用于研究大腦的計時機制和時間處理能力等。

HD-Phase-shiftedtACS模式：干預腦區間振蕩同步性、生成具特定時空特性顱內電場以調控神經活動。

適用范圍:神經系統疾病治療，意識障礙和認知功能調節，康復治療，運動和認知功能恢復。認知增強、工作記憶優化及精神分裂癥、抑郁癥等神經精神疾病的網絡同步性調節。

回映便攜式HD-TES設備示意圖

回映自研type-C轉生物電極示意圖

基本參數

刺激強度：-2mA~2mA 連續可調，調節分辨率0.01mA，輸出電流誤差 <=±10%；

刺激時間：0~60min 可調；

刺激頻率：針對于 tPCS/tACS 模式，1Hz ～ 99Hz范圍內可調，頻率步進1Hz， 輸出頻率誤差<=±5%；

淡入淡出時間：0~120s 可調，確保刺激的安全性；

脫落檢測：通過實時阻抗檢測分析電極脫落狀態確保刺激有效性；

相位同步：<=±2.5us; <=0.09°；

2.手持式tES

經顱電刺激調控設備采用低強度的電流（±2mA以內)對大腦皮層的靶區域進行刺激，進而達到調節大腦皮層神經元興奮性、調節腦電波節律、促進神經重塑和修復、改善腦部供血等。

震蕩經顱直流電刺激(otDCS)：改善認知功能、增強聯想記憶，逆轉輕度認知障礙患者的情景記憶衰退等

經顱直流電刺激(tDCS)：治療精神分裂癥、抑郁癥、物質成癮、阿爾茨海默病、腦卒中后的運動功能障礙、語言障礙、認知障礙等

經顱交流電刺激(tACS )：治療視功能障礙、認知障礙,提高學習能力、工作記憶等

經顱脈沖電刺激(tPCS)：增強運動技能,緩解疲勞,促進知覺學習任務、算術任務，調節注意力切換任務的準確性,改善帕金森病患者的步態平衡等

經顱隨機噪聲刺激(tRNS)：治療耳鳴,提高工作記憶、認知能力等

移相經顱交流電刺激模式(Phase-shifted tACS)：干預腦區間振蕩同步性、生成具特定時空特性顱內電場以調控神經活動。

適應癥：焦慮、抑郁、失眠、癲癇、強迫癥、注意缺陷多動障礙、鞏固記憶、運動控制等。認知增強、工作記憶優化及精神分裂癥、抑郁癥等神經精神疾病的網絡同步性調節。

回映便攜式tES設備示意圖

基本參數

刺激強度：10mA~30mA 連續可調，調節分辨率0.01mA，輸出電流誤差<=±10%

刺激頻率:1Hz~99Hz 范圍內可調，頻率步進為 1Hz，輸出頻率誤差 <=±5%

載波頻率:2KHz~100KHz 范圍內可調，頻率步進為 1KHz，輸出頻率誤差 <=±1%

刺激時間：0~60min可調

淡入淡出時間：0~120s 可調，確保刺激的安全性

脫落檢測:通過實時阻抗檢測分析電極脫落狀態確保刺激有效性