TDCS改善早期AD患者认知功能的理论与方法研究

Azheimer's disease (AD) is a common intelligent disabling disease in elderly. Cognition show progressive and not reversible damage.Researches show that some brain regions have compensatory function in early AD, and appropriate cognitive rehabilitation interventions can help decline the process of cognitive impairment. The application of transcranial direct current stimulation (TDCS) to improve cognitive function has become an international hotspot. Combined with our previous studies results, this project is intended for early cognitive impairment research, including: 1) Characterizing real time characterization of cortical EEG and near infrared spectroscopy signal before and after TDCS, and developing research platform based on TDCS stimulation / feedback signal loop system; 2) Researching the cellular repair mechanisms and kinetics of mutation of TDCS effects on the AD; 3) Researching TDCS stimulation parameters effects on neuronal network connection and brain function compensation.4) Constructing the complex real-time TDCS- fMRI researching platform; 5) Combining with the Clinical tests and multi-modal image database information, researching the neural mechanism compensatory theoretical model of TDCS noninvasive comprehensive intervention to improve the patients’ brain function in early AD. The research will provide a new theory to reveal the TDCS treatment mechanism for early cognitive impairment and a new intervention method to decline the AD progress in clinic. It has important academic value and good prospect for clinical application.

阿尔兹海默病（AD）是常见于老年的智能致残性疾病，认知功能呈进行性且不可逆性损害。研究证明，早期AD患者某些脑区具有代偿功能，适当认知康复干预可能有助延缓认知损害进程。经颅电刺激术（TDCS）改善脑认知功能的应用已成为国际研究热点。本项目拟针对早期AD，结合我们已获成果:1）分别实时定征TDCS作用前后EEG和近红外光谱（NIRS）的特征信息，研发基于TDCS的刺激/反馈信号回路系统研究平台；2）研究TDCS刺激参数对神经集群功能网络连接及脑区代偿的影响；3）构建实时复合TDCS-多模态脑功能成像系统研究平台；4）结合临床试验和多模态影像数据库资料，研究TDCS改善早期AD患者认知功能的神经机制及代偿理论模型。本成果将为揭示TDCS治疗早期AD的作用机制提供新理论，并为临床延缓AD病程提供新干预方法，具有重要学术价值和良好临床应用前景。

本项目结合临床试验和动物实验，探讨了TDCS改善早期AD患者认知功能的理论及方法。获得了以下研究成果：1）通过临床实验和动物实验，提出了经颅直流电刺激（TDCS）改善早期AD患者认知功能的代偿理论，即经颅直流电刺激普遍降低细胞膜动作电位发放的阈值，从而易化信息传导，使未受损神经细胞间形成新的代偿传导通路，改善了大脑的可塑性。2）寻找到一系列无创评价认知功能障碍水平的客观指标，从不同规模，不同频带的脑网络尺度上，发现从正常人到MCI患者再到AD患者的脑功能网络连接逐渐出现缺失，且与临床量表数据呈现相关性。这些特征指标为建立临床无创、简易方法诊断eMCI、lMCI和AD提供了客观的评价依据。3）在发展脑部功能性电刺激关键技术方面获得突破，研发出新一代手机控制型tDCS刺激器，提出并实现了优化、可调控的双焦点时间干涉刺激（TIS），在仿真建模和实际实验中得到验证；4）研发了老年认知障碍筛查软件和远程康复辅助训练系统，使得医生和病人足不出户，就完成对认知功能的实时诊断，长期检测和持续训练。.执行项目期间，共采集临床病例148例，实验动物66只。共发期刊、会议学术论文和特邀学术报告51篇，SCI收录文章33篇，EI收录文章10篇。其中Nature 联合出版集团下的期刊文章3篇，SCI 1区论文4篇，2区论文17篇+1篇（小修），申请发明专利4项，其中美国专利1项，授权中国专利1项；登记软件著作权3项；培养博士生6人，硕士生12人；主编康复科学与技术“十三五”规划教材《康复工程导论》1部（70多万字；已交稿，预计2020年8月底前出版；教育部生物医学工程类专业教学指导委员会与电子工业出版社批准）；主办国际学术会议3次。