影像学证据证明tDCS对改善学生睡眠具有显著作用

睡眠障碍（Sleep disorder，SD）是指在睡眠过程中出现各种影响睡眠的异常表现。中小学生常见的睡眠障碍有入睡相关障碍、睡眠昼夜节律紊乱、睡眠摇头、失眠、梦魔等，直接影响儿童青少年的睡眠结构、质量以及睡眠后身体和精神的复原程度，损害小学生的认知、情绪、社会发展。

造成中小学生出现睡眠障碍的因素很多，例如心理和精神压力过大、课业负担过重等等。

睡眠障碍的危害

美国国家睡眠基金会在睡眠时间建议共识中声明：学龄儿童（6~13岁）每天应接受9-11h的睡眠，可以通过快速入睡，增加夜间睡眠时长，提高睡眠效率，减少白天打盹次数来获得。

因此，充足和优质的睡眠对儿童体格生长、机体免疫、能量恢复、记忆巩固、情绪行为表现、认知发展、日间功能以及学习成绩等都至关重要。而睡眠障碍因影响青少年学生的身心健康发展，成为青少年突出的健康问题。

1、在学业上，睡眠不足干扰了青少年学生的注意力维持、记忆加工功能以及认知控制功能，加剧了学生学习倦怠。

2、在人际相处上，睡眠不足以及睡眠障碍也会影响青少年的情绪，激化青少年与同伴和家人的矛盾，让他们处在更加孤立的状态，削弱了社会支持。

3、在心理健康调适上，睡眠障碍会增加抑郁、焦虑和自杀意念的风险，长时间睡眠不足会严重破坏个体对情绪的调节。

4、睡眠问题（包括睡眠不规律和睡眠不足在内）还与儿童的多种损害性后果密切相关，如心脑血管疾病、情绪行为问题、神经发育问题、疲劳、学业不良以及意外受伤等。不遵守正常的就寝时间和清醒时间，每晚睡眠时长不同，可能会使人更容易患上肥胖、高胆固醇、高血压、高血糖等代谢疾病。

tDCS改善学生睡眠的临床试验

首都医科大学进行了一项临床试验，评估通过tDCS干预，改善失眠学生睡眠质量的效果。

共有16名健康学生参加了此次试验，研究人员采用睡眠剥夺（指24小时内睡眠时间少于24小时）的方式，模拟因为学习或心理压力导致的失眠。之后，采用tDCS进行干预（真/伪刺激），干预方案为阳极电极片置于右侧额部，阴极电极片置于左侧乳突部，治疗电流为1毫安，每次20分钟。

试验流程如上图所示，试验前一天，学生保持正常睡眠；试验当天采用睡眠剥夺的方式模拟压力导致的失眠；第三条进行tDCS干预（真/伪刺激）。三周后，重复上述过程，参与试验的学生在tDCS干预缓解进行调换（即首次采用真刺激方案的同学，本次采用伪刺激方案，反之亦然）。试验结束后，采用fMRI（磁共振影像成像）观察学生在干预前后、以及真伪刺激条件下，大脑相关区域的变化；同时采用专业量表，对学生干预前后的认知功能进行评价。

试验结果

结果一：tDCS干预后，学生认知功能得到显著提升。

研究人员采用蒙特利尔认知评估(Montreal cognitiveassessment，MoCA)对学生认知功能进行评估。在24小时睡眠剥夺后，学生成绩显著降低。清醒状态下，学生的平均得分是29.44；而睡眠剥夺后，平均得分只有24.75。

在tDCS干预后，学生平均得分为27.06，较干预前提高2.31；而伪刺激后，学生平均得分只有25.13，仅提高0.38。二者相差近6倍。

结果二：tDCS干预后，相关脑区连接出现了显著变化。

采用fMRI检查，发现采用tDCS干预后，双侧扣带回皮质（PCC）与双侧丘脑之间功能连接，较伪刺激后下降，而左侧PCC与右侧楔前叶间功能连接上升。

如上图所示，真/假tDCs后双侧Pcc与全脑功能连接模式差异图(暖色调表示正功能连接，冷色调表示负功能连接；L：左侧；R：右侧)

如上表所示，显示了真/假tDCS干预后，双侧PCC种子点与全脑功能连接的差异。

研究结论

睡眠为机体维持正常生命活动所必需的生理过程。在睡眠剥夺模拟压力导致失眠后，机体以维持自身觉醒状态为首要任务，而高级认知功能则处于相对次要位置，MoCA评分显著降低。

楔前叶负责情景记忆、自我相关信息处理等高级认知功能的加工，故睡眠剥夺后出现代偿性功能连接下降。此时，采用tDCS干预，能减弱了上述代偿调节机制，从而干预或改善睡眠剥夺后所致脑网络紊乱，提高MoCA成绩。上述结果表明，tDCS可在一定程度上“对抗”失眠带来的认知功能下降等不良影响，为未来治疗/干预睡眠障碍提供了新方法。

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参考资料

张宁、李继元、岳云龙、邵永聪、金延方、刘洪亮. 静息态fMRI观察经颅电刺激对睡眠剥夺后青年志愿者后扣带回皮质连接紊乱的干预作用[J]. 中国医学影像技术, 2020, 36(8):5.