脑卒中是导致成年人残疾的主要原因。研究表明，无论目前使用的治疗多么有效，仍有2/3脑卒中幸存者遗留永久残疾。因此，我们迫切需要更多新的有效的方法促进卒中后康复。近些年来，越来越多研究使用脑刺激技术促进卒中后运动功能康复，包括重复经颅磁刺激（rTMS）、经皮直流电刺激(tDCS)和硬膜外皮层电刺激（ECS）。
一、不同方式的脑刺激
1、经颅磁刺激（TMS）
(1)TMS的理论基础
TMS是基于电－磁诱导原则，将置入塑料外壳里的铜线圈放在刺激靶点的头皮上方，电流通过线圈，在其下方形成一个垂直于线圈的磁场平面。通过线圈的电流强度大而短暂，从而产生一个迅速变化的磁性脉冲。这个磁性脉冲可以毫无阻碍的穿过患者的头皮和颅骨，并且不产生疼痛。变化的磁性脉冲在患者脑部诱发足够使神经元去极化的电流。由于磁场强度随着距离的增加很快衰减，因此诱发的电流主要集中在皮层。TMS对脑组织产生的影响取决于线圈的几何结构，常规使用的“8”字型线圈约能影响1cm3左右的皮层。脑部MRI可指导线圈的放置部位，在M1区的不同区域放置线圈能激活特定的肌肉群。rTMS是频率为1-50Hz，持续时间1-30min的重复刺激。刺激参数决定了rTMS对脑组织兴奋性是增加或抑制作用。频率＜1Hz可使皮层兴奋性下降，频率＞1Hz可使皮层兴奋性增加，只要给予足够长时间的刺激，其疗效可持续较长时间。rTMS无需外科手术，且具有较好的耐受性。最常见的副作用有头痛和颈部痛，最严重的副作用是诱发癫痫发作。一项使用计算机模拟rTMS产生电流的研究发现，从刺激位点到脑损伤边缘的距离是避免产生癫痫发作的关键因素。诱发癫痫在很大程度上也取决于刺激参数，尤其是高频rTMS更容易诱发癫痫。
(2)TMS在卒中后康复中的应用 rTMS通过两种方式促进卒中后运动功能恢复：高频rTMS刺激患侧皮层M1区或低频rTMS刺激健侧皮层M1区。卒中急性期，病灶周围神经元兴奋性降低，高频rTMS可以使这些神经元兴奋性增加，促进其代偿过程。低频rTMS刺激健侧M1区则有助于恢复双侧大脑半球之间的平衡。健康人安静状态时，双侧大脑半球的运动皮层通过胼胝体抑制（TCI）互相制约。卒中发生后，健侧TCI在患肢活动时不释放其抑制作用，即对患侧皮层的抑制增加，从而影响患肢运动功能的恢复。低频rTMS对健侧皮层M1区进行抑制性调节，修复双侧大脑半球之间的平衡，促进患侧M1区神经元发生可塑性改变。高频rTMS刺激患侧M1区可促进卒中患者的上肢功能恢复，疗效可能与卒中亚型有关。低频rTMS刺激健侧M1区也可促进上肢运动功能恢复，其机制是通过降低TCI。
2、经颅直流电刺激（tDCS）
（1）tDCS的理论基础
tDCS通过两个放置在头皮上的表面电极之间产生的恒定电流，给予电流强度为1-2mA的电刺激。电极片（通常为5cm×5cm）分别放置在刺激靶点的头皮上以及对侧的眼眶上方。移动刺激电极的位置可刺激Ｍ１区的不同部位，一般来说，tDCS定位的准确性不如TMS和ECS。tDCS不是通过诱发动作电位，而是通过调节神经元的静息膜电位，导致自发放电活动（SDR）以及N－乙酰－Ｄ－天冬氨酸（NMDA）受体活性改变而发挥作用。由于其扩散效应，tDCS的时间和空间分别率均十分有限，但是tDCS的优点在于价格不贵且应用方便。另一方面，tDCS不会导致任何体感症状比如肌肉抽搐或听觉异常，受试者本人或观察人员都难以区分治疗组和对照组，因此，对于对照试验而言，tDCS是一项非常好的实验技术。tDCS可以连续安全使用30min，同时可以联合施以其他治疗方法如作业和物理治疗等，这也是tDCS所具备的一个优点。tDCS的调节效应取决于电流方向。阳极刺激时，电流从M1区流向眼眶上方，细胞膜去极化，神经元兴奋性增加，导致皮层兴奋，阴极刺激则使细胞膜电位超极化从而减少神经元细胞的自发电活动，导致皮层抑制。这些极化机制并不能解释随后发生的持久性皮层兴奋性变化，可能是由于其通过改变基因表达产生了一定的后效应。阳极tDCS的持久兴奋效应是NMDA受体依赖并可能与增加脑源性神经营养因子（BDNF）分泌有关，而阴极tDCS降低皮层兴奋性是通过调节谷氨酸活性。
(3)tDCS在卒中后康复中的应用 用于促进卒中后康复的两种方法包括阳极刺激患侧M1区和阴极刺激健侧M1区（阳极tDCS刺激患侧以兴奋损伤区周围神经元，阴极tDCS刺激健侧抑制TCI）。
双侧大脑半球同时进行tDCS是最近开始使用的一种新方法，将阳极放置在患侧M1区，阴极放置在健侧M1区。这样摆放有效结合了阴极和阳极刺激的优势，在提高患侧M1区皮层兴奋性的同时降低健侧皮层兴奋性。
3、硬膜外皮层电刺激（ECS）
(1)ECS的理论基础 ECS是一种有创的皮层电刺激技术。ECS的具体方法是将一个网格电极通过外科手术放在皮层目标区域的硬膜表面。利用神经导航技术识别神经解剖学标记，记录体感诱发电位、脑电图和肌电图。确定目标植入位点后，在颅骨上开一个直径约4cm的颅孔，将网状电极缝合在硬脑膜上，电极导线经过皮下管道通往锁骨下方，与一个皮下埋植的可编程的电刺激器相连。植入设备可通过遥控器调节电极的刺激参数。ECS的强度低于运动阈值，不产生痛觉和任何异常感觉。与TMS和tDCS相比，ECS更近距离的接触刺激靶点，并且能更精确的选择刺激靶点。此外，临床上使用的全植入式皮层电刺激器，使患者可以自己在家通过遥控器控制电刺激的开关，医院的仪器设备，这也是ECS最大的优点之一。
(2)ECS在卒中后康复中的应用 越来越多的动物实验验证了ECS可促进运动功能恢复。其机制可能与轴树突密度增加、多突触电位增加及前肢代表区面积扩展、损伤周围皮层存活神经元增加，神经营养因子分泌增多等有关。
总结
脑刺激在脑卒中患者中的应用是一个崭新的充满希望的领域。使用rTMS、tDCS都可以促进运动功能恢复，ECS则对一些保留有完整皮质脊髓束的患者有一定的疗效。目前认为，卒中患者的脑刺激治疗需要量身定做，根据患者病情的不同（卒中类型，功能丧失的程度、缺血部位、缺血灶大小、合并症、恢复时间、以及年龄和性别等）。未来，仍需更细致的研究和探索。
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