การกระตุ้นระบบประสาทคือการปรับเปลี่ยนกิจกรรมของระบบประสาท อย่างมีจุดประสงค์ โดยใช้ วิธีการที่รุกราน (เช่นไมโครอิเล็กโทรด ) หรือไม่รุกราน (เช่น การกระตุ้นด้วยสนามแม่เหล็กผ่านกะโหลกศีรษะการกระตุ้นด้วยไฟฟ้าผ่านกะโหลกศีรษะเช่นtDCSหรือtACS ) โดยทั่วไป การกระตุ้นระบบประสาทมักหมายถึงวิธีการทางแม่เหล็กไฟฟ้าในการ ปรับ เปลี่ยน ระบบประสาท

เทคโนโลยีการกระตุ้นประสาทสามารถช่วยปรับปรุงคุณภาพชีวิตของผู้ที่เป็นอัมพาตอย่างรุนแรงหรือสูญเสียอวัยวะรับสัมผัสต่างๆ อย่างมาก รวมถึงลดอาการปวด เรื้อรังอย่างรุนแรงได้อย่างถาวร ซึ่งหากไม่ได้รับการรักษาด้วยวิธีนี้จะต้องใช้ ยาแก้ปวดกลุ่มโอปิออยด์ในปริมาณสูงอย่างต่อเนื่องตลอด 24 ชั่วโมง(เช่นอาการปวดจากเส้นประสาทและอาการบาดเจ็บไขสันหลัง ) เทคโนโลยีนี้เป็นส่วนสำคัญของอุปกรณ์ประสาทเทียมเช่นเครื่องช่วยฟังการมองเห็นเทียมแขนขาเทียมและส่วนต่อประสานระหว่างสมองกับเครื่องจักรในกรณีของการกระตุ้น ประสาท นั้น ส่วนใหญ่จะใช้การกระตุ้นด้วยไฟฟ้า โดยใช้รูปคลื่นกระแสคงที่แบบสองเฟสที่มีสมดุลประจุ หรือวิธีการฉีดประจุแบบเชื่อมต่อด้วยตัวเก็บประจุ นอกจากนี้ ยังมี การเสนอ การกระตุ้นด้วยสนามแม่เหล็กผ่านกะโหลกศีรษะและการกระตุ้นด้วยไฟฟ้าผ่านกะโหลกศีรษะเป็นวิธีการที่ไม่รุกราน โดย ใช้ สนามแม่เหล็กหรือกระแสไฟฟ้าที่ส่งผ่านกะโหลกศีรษะเพื่อกระตุ้นประสาท^{[ 1 ] [ 2 ]} การทบทวนทางวิทยาศาสตร์ล่าสุด (2024) ได้ระบุสมมติฐานที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการระดับเซลล์ที่อยู่เบื้องหลังการกระตุ้นระบบประสาทแบบไม่รุกราน^{[ 3 ]}การวิเคราะห์ข้อมูลเผยให้เห็นว่ากิจกรรมของไมโตคอนเดรียอาจมีบทบาทสำคัญในการกระตุ้นสมองที่ดำเนินการโดยวิธีการต่างๆ นอกจากนี้ การวิเคราะห์แบบจำลองความรู้ความเข้าใจทางประสาทของมารดาและทารก ในครรภ์ ^{[ 4 ]}ยังให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับสภาวะของการกระตุ้นระบบประสาทตามธรรมชาติของระบบประสาทของทารกในครรภ์ระหว่างตั้งครรภ์^{[ 3 ]}จากผลลัพธ์เหล่านี้ บทความได้เสนอสมมติฐานเกี่ยวกับต้นกำเนิดของการกระตุ้นระบบประสาทในระหว่างตั้งครรภ์^{[ 3 ]}ตามสมมติฐานนี้ การกระตุ้นระบบประสาทตามธรรมชาติเกิดขึ้นระหว่างตั้งครรภ์เนื่องจากคุณสมบัติทางแม่เหล็กไฟฟ้าของหัวใจของมารดาและการมีปฏิสัมพันธ์กับระบบประสาทของมารดาและทารกในครรภ์^{[ 3 ]}การกระตุ้นระบบประสาทตามธรรมชาติช่วยให้ระบบประสาทของตัวอ่อนพัฒนาอย่างสมดุล และรับประกันการพัฒนาโครงสร้างของระบบประสาทที่ถูกต้อง พร้อมด้วยฟังก์ชันการรับรู้ที่จำเป็นซึ่งสอดคล้องกับบริบททางนิเวศวิทยาและคุณสมบัติที่ทำให้มนุษย์มีความเป็นเอกลักษณ์^{[ 3 ]}ตามที่ศาสตราจารย์ Igor Val Danilov ชาวลัตเวียกล่าว การกระตุ้นระบบประสาทตามธรรมชาติเป็นพื้นฐานของเทคนิคการกระตุ้นระบบประสาทหลายอย่าง^{[ 3 ]}

การกระตุ้นสมองมีศักยภาพในการรักษาความผิดปกติบางอย่าง เช่นโรคลมชักในวิธีนี้ การกระตุ้นตามกำหนดเวลาจะถูกนำไปใช้กับเป้าหมายเฉพาะในเปลือกสมองหรือใต้เปลือกสมอง มีอุปกรณ์เชิงพาณิชย์^{[ 5 ]}ที่สามารถส่งพัลส์ไฟฟ้าในช่วงเวลาที่กำหนดได้ การกระตุ้นตามกำหนดเวลานั้นคาดว่าจะเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางประสาทสรีรวิทยาภายในของเครือข่ายโรคลมชัก ตามที่ศาสตราจารย์ Barbara Jobst และเพื่อนร่วมงานได้กล่าวไว้ เป้าหมายที่ได้รับการสำรวจมากที่สุดสำหรับการกระตุ้นตามกำหนดเวลาคือ นิวเคลียสส่วนหน้าของทาลามัสและฮิปโปแคมปัสนิวเคลียสส่วนหน้าของทาลามัสได้รับการศึกษา ซึ่งแสดงให้เห็นถึงการลดลงของอาการชักอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเปิดเครื่องกระตุ้นเทียบกับปิดเครื่องกระตุ้นในช่วงหลายเดือนหลังจากการฝังเครื่องกระตุ้น^{[ 6 ]}นอกจากนี้อาการปวดหัวคลัสเตอร์ (CH) สามารถรักษาได้โดยใช้ขั้วไฟฟ้ากระตุ้นชั่วคราวที่ปมประสาทสฟีโนพาลาทีน (SPG) แพทย์ Dr. Mehdi Ansarinia และเพื่อนร่วมงานรายงานว่าอาการปวดบรรเทาลงภายในไม่กี่นาทีหลังจากการกระตุ้นด้วยวิธีนี้^{[ 7 ]}เพื่อหลีกเลี่ยงการใช้อิเล็กโทรดฝังตัว นักวิจัยได้คิดค้นวิธีการสลัก "หน้าต่าง" ที่ทำจากเซอร์โคเนียซึ่งได้รับการดัดแปลงให้โปร่งใสและฝังไว้ในกะโหลกหนู เพื่อให้คลื่นแสงสามารถทะลุผ่านได้ลึกขึ้น เช่นเดียวกับในออปโตเจเนติกส์เพื่อกระตุ้นหรือยับยั้งเซลล์ประสาทแต่ละเซลล์^{[ 8 ]}

การกระตุ้นสมองส่วนลึก (DBS) แสดงให้เห็นถึงประโยชน์ในการรักษาความผิดปกติของการเคลื่อนไหว เช่นโรคพาร์กินสันอาการสั่นและ ภาวะ กล้าม เนื้อบิดเกร็ง รวมถึงความผิดปกติทางจิตเวชอื่นๆ เช่นโรคซึมเศร้าโรคย้ำคิดย้ำทำ กลุ่มอาการทูเร็ตต์อาการปวดเรื้อรังและอาการปวดศีรษะแบบคลัสเตอร์ DBS สามารถเปลี่ยนแปลงกิจกรรมของสมองได้โดยตรงอย่างเป็นระบบ จึงถูกนำมาใช้ในการศึกษาถึงกลไกพื้นฐานของการทำงานของสมองควบคู่ไปกับวิธีการสร้างภาพทางประสาทวิทยา

ระบบ DBS ประกอบด้วยส่วนประกอบสามส่วน ได้แก่ เครื่องกำเนิดพัลส์ฝังตัว (IPG) สายนำไฟฟ้า และส่วนต่อขยายเครื่องกำเนิดพัลส์ ฝังตัว (PG) สร้างพัลส์กระตุ้น ซึ่งจะถูกส่งไปยังสายนำไฟฟ้าภายในกะโหลกศีรษะที่บริเวณเป้าหมายผ่านทางส่วนต่อขยาย พัลส์กระตุ้นเหล่านี้จะรบกวนการทำงานของระบบประสาท ที่บริเวณเป้าหมาย

การประยุกต์ใช้และผลกระทบของ DBS ทั้งในสมองปกติและสมองที่เป็นโรค เกี่ยวข้องกับพารามิเตอร์หลายอย่าง ซึ่งรวมถึงคุณสมบัติทางสรีรวิทยาของเนื้อเยื่อสมองที่อาจเปลี่ยนแปลงไปตามสภาวะของโรค นอกจากนี้ พารามิเตอร์การกระตุ้น เช่น แอมพลิจูดและลักษณะทางเวลา ตลอดจนการจัดเรียงทางเรขาคณิตของอิเล็กโทรดและเนื้อเยื่อที่อยู่รอบๆ ก็มีความสำคัญเช่นกัน

แม้ว่าจะมีงานวิจัยเกี่ยวกับ DBS จำนวนมาก แต่กลไกการทำงานของมันก็ยังไม่เป็นที่เข้าใจดีนัก การพัฒนาไมโครอิเล็กโทรด DBS ยังคงเป็นเรื่องท้าทาย^{[ 9 ]}

การกระตุ้นประสาทแบบไม่รุกรานมีโดเมนหลัก 5 โดเมน ได้แก่^{[ 3 ]}

• การกระตุ้นระบบประสาทด้วยแสงผ่านทางเดินการมองเห็นที่สร้างภาพและการฉายรังสีที่ผิวหนัง เทคนิคนี้ยังเป็นที่รู้จักในชื่อการบำบัดด้วยแสงหรือโฟโตเทอราพี หรือลักซ์เทอราพี ซึ่งหมายถึงการที่ร่างกายได้รับแสงประดิษฐ์ที่มีความเข้มข้นสูงที่ความยาวคลื่นที่ควบคุมได้เพื่อรักษาโรคต่างๆ^{[ 10 ]}
• การฉายรังสีเลเซอร์ผ่านกะโหลกศีรษะหมายถึงการฉายรังสีแสงโมโนโครมาติกหรือกึ่งโมโนโครมาติกที่มีกำลังต่ำและความเข้มสูงในทิศทางเดียว ซึ่งเรียกอีกอย่างว่าโฟโตไบโอโมดูเลชัน (PBM) ^{[ 11 ]}
• การกระตุ้นด้วยกระแสไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กผ่านกะโหลกศีรษะ^{[ 3 ]} (ดูส่วนเพิ่มเติม การกระตุ้นด้วยสนามแม่เหล็กผ่านกะโหลกศีรษะ และ การกระตุ้นด้วยไฟฟ้าผ่านกะโหลกศีรษะ)
• การกระตุ้นด้วยเสียงความถี่ต่ำ รวมถึงการบำบัดด้วยเสียงสั่นสะเทือน (VAT) และการกระตุ้นด้วยเสียงจังหวะ (RAS) ^{[ 12 ] [ 13 ]}
• การกระตุ้นประสาทด้วยแสงอะคูสติก (APIN) เทคนิคนี้ใช้คุณสมบัติของการกระตุ้นประสาทตามธรรมชาติ^{[ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]}

วิธีการกระตุ้นสมองแบบไม่รุกรานนี้จำลองคุณสมบัติของการกระตุ้นระบบประสาทตามธรรมชาติของระบบประสาทของทารกในครรภ์ระหว่างตั้งครรภ์ โดยปรับขนาดให้เข้ากับพารามิเตอร์การรักษาของผู้ป่วยแต่ละราย^{[ 3 ]}ผลการรักษาของเทคนิค APIN ขึ้นอยู่กับข้อเท็จจริงที่ว่าการกระตุ้นพลังงานช่วยเพิ่มกิจกรรมของไมโทคอนเดรีย และสนามแม่เหล็กไฟฟ้าแบบพัลส์ช่วยให้หลอดเลือดฝอยขยายตัว สารบำบัดสามชนิดทำให้เกิดการเติมออกซิเจนให้กับเนื้อเยื่อประสาท การปล่อยโปรตีนอะดีโนซีน-5′-ไตรฟอสเฟต และความยืดหยุ่นของเซลล์ประสาท วิธีนี้แสดงให้เห็นผลลัพธ์ที่สำคัญในการจัดการความเจ็บปวดเรื้อรังในสภาวะต่างๆ^{[ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]}

เมื่อเปรียบเทียบกับการกระตุ้นด้วยไฟฟ้าที่ใช้กระแสไฟฟ้าแรงสูงในช่วงเวลาสั้นๆ เพื่อกระตุ้นเซลล์ประสาท ซึ่งอาจกระตุ้นเส้นใยรับความเจ็บปวดได้ การกระตุ้นด้วย สนามแม่เหล็กผ่านกะโหลกศีรษะ (Transcranial Magnetic Stimulation หรือ TMS)ถูกพัฒนาโดยเบเกอร์ในปี 1985 TMS ใช้ลวดแม่เหล็กเหนือหนังศีรษะซึ่งส่งกระแสไฟฟ้าแรงสูงและรวดเร็วเป็นจังหวะ สนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลงตามเวลาจะถูกเหนี่ยวนำขึ้นในทิศทางตั้งฉากกับขดลวดเนื่องจากจังหวะที่ส่งผ่าน ส่งผลให้เกิดสนามไฟฟ้าตาม กฎของ แม็กซ์เวลล์สนามไฟฟ้าจะให้กระแสไฟฟ้าที่จำเป็นสำหรับการกระตุ้นที่ไม่รุกรานและเจ็บปวดน้อยกว่ามาก มีอุปกรณ์ TMS สองประเภท ได้แก่ TMS แบบพัลส์เดี่ยวและ TMS แบบพัลส์ซ้ำ (rTMS) โดยแบบหลังมีผลมากกว่าแต่มีโอกาสทำให้เกิดอาการชักได้ TMS สามารถใช้ในการบำบัดโดยเฉพาะในด้านจิตเวชศาสตร์เป็นเครื่องมือในการวัดการนำกระแสประสาทสั่งการส่วนกลาง และเป็นเครื่องมือวิจัยเพื่อศึกษาแง่มุมต่างๆ ของสรีรวิทยาของสมองมนุษย์ เช่น การทำงานของกล้ามเนื้อ การมองเห็น และภาษา วิธีการ rTMS ถูกนำมาใช้ในการรักษาโรคลมชักด้วยอัตรา 8–25 Hz เป็นเวลา 10 วินาที การใช้ rTMS ในการรักษาอื่นๆ ได้แก่ โรคพาร์กินสัน โรคกล้ามเนื้อบิดเกร็ง และโรคอารมณ์แปรปรวน นอกจากนี้ TMS ยังสามารถใช้เพื่อกำหนดการมีส่วนร่วมของเครือข่ายคอร์เทกซ์ต่อการทำงานของระบบการรับรู้เฉพาะ โดยการรบกวนกิจกรรมในบริเวณสมองที่โฟกัส^{[ 1 ]}ผลลัพธ์เบื้องต้นที่ไม่แน่ชัดได้รับจากการฟื้นตัวจากอาการโคม่า ( ภาวะพืชผักถาวร ) โดย Pape et al. (2009) ^{[ 17 ]}

• การกระตุ้นด้วยกระแสไฟฟ้าตรงผ่านกะโหลกศีรษะ (tDCS)
• การกระตุ้นด้วยกระแสไฟฟ้าสลับผ่านกะโหลกศีรษะ (tACS)
• การกระตุ้นด้วยกระแสไฟฟ้าแบบพัลส์ผ่านกะโหลกศีรษะ (tPCS)
• การกระตุ้นด้วยสัญญาณรบกวนแบบสุ่มผ่านกะโหลกศีรษะ (tRNS)

การกระตุ้นไขสันหลัง (SCS) เป็นวิธีการรักษาที่มีประสิทธิภาพสำหรับการรักษาอาการปวดเรื้อรังและรักษายาก รวมถึง โรคเส้น ประสาทเบาหวาน กลุ่มอาการปวด หลังจากการผ่าตัดหลังล้มเหลวกลุ่ม อาการปวดเฉพาะ ที่ ซับซ้อน อาการปวดแขนขา เทียม อาการปวด แขนขาจากภาวะขาดเลือดกลุ่มอาการปวดแขนขาข้างเดียวที่ไม่ ตอบสนองต่อการรักษา โรคปวด หลังจากการติดเชื้อเริมและอาการปวดจากงูสวัด เฉียบพลัน อาการปวดอีกอย่างหนึ่งที่อาจเหมาะสมกับการรักษาด้วย SCS คือ โรค ชาร์โคต์-มารี-ทูธ (CMT) ซึ่งเกี่ยวข้องกับอาการปวดแขนขาเรื้อรังระดับปานกลางถึงรุนแรง^{[ 18 ]}การรักษาด้วย SCS ประกอบด้วยการกระตุ้นด้วยไฟฟ้าของไขสันหลังเพื่อ 'ปิดบัง' อาการปวดทฤษฎีประตูที่เสนอในปี 1965 โดยศาสตราจารย์โรนัลด์เมลแซคและศาสตราจารย์วอลล์^{[ 19 ]}ได้ให้โครงสร้างทางทฤษฎีเพื่อพยายามใช้ SCS เป็นการรักษาทางคลินิกสำหรับอาการปวดเรื้อรัง ทฤษฎีนี้ตั้งสมมติฐานว่า การกระตุ้นเส้นใยประสาทรับความรู้สึกปฐมภูมิที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่และมีปลอกไม อีลินหุ้ม จะยับยั้งการตอบสนองของ เซลล์ ประสาทในส่วนหลังของไขสันหลังต่อสัญญาณจากเส้นใยประสาทรับความรู้สึกปฐมภูมิขนาดเล็กที่ไม่มีปลอกไมอีลินหุ้ม ระบบ SCS แบบง่ายประกอบด้วยสามส่วนที่แตกต่างกัน ส่วนแรกคือ ไมโครอิเล็กโทรดที่ฝังอยู่ในช่องเหนือเยื่อหุ้มไขสันหลังเพื่อส่งพัลส์กระตุ้นไปยังเนื้อเยื่อ ส่วนที่สองคือ เครื่องกำเนิดพัลส์ไฟฟ้าที่ฝังอยู่ในบริเวณหน้าท้องส่วนล่างหรือบริเวณสะโพกจะเชื่อมต่อกับอิเล็กโทรดผ่านสายไฟ และส่วนที่สามคือ รีโมทคอนโทรลเพื่อปรับพารามิเตอร์การกระตุ้น เช่น ความกว้างของพัลส์และอัตราการเต้นของพัลส์ใน PG มีการปรับปรุงทั้งในด้านคลินิกของ SCS เช่น การเปลี่ยนจากการวางตำแหน่งขั้วสัมผัสใต้เยื่อหุ้มไขสันหลังไปเป็นการวางตำแหน่งเหนือเยื่อหุ้มไขสันหลัง ซึ่งช่วยลดความเสี่ยงและภาวะแทรกซ้อนจากการฝัง SCS และด้านเทคนิคของ SCS เช่น การปรับปรุงสายนำไฟฟ้าแบบผ่านผิวหนัง และเครื่องกระตุ้นแบบหลายช่องสัญญาณที่ฝังได้ทั้งหมด อย่างไรก็ตาม ยังมีพารามิเตอร์อีกมากมายที่ต้องได้รับการปรับให้เหมาะสม รวมถึงจำนวนขั้วสัมผัสที่ฝัง ขนาดและระยะห่างของขั้วสัมผัส และแหล่งพลังงานไฟฟ้าสำหรับการกระตุ้น ความกว้างของพัลส์กระตุ้นและอัตราพัลส์เป็นพารามิเตอร์สำคัญที่ต้องปรับใน SCS ซึ่งโดยทั่วไปจะอยู่ที่ 400 ไมโครวินาทีและ 8–200 เฮิรตซ์ ตามลำดับ^{[ 20 ]}

การกระตุ้นไขสันหลังแสดงให้เห็นผลลัพธ์ที่น่าสนใจในการบาดเจ็บไขสันหลัง^{[ 21 ] [ 22 ]}และความผิดปกติของการเคลื่อนไหวอื่นๆ เช่น โรคปลอกประสาทเสื่อมแข็ง^{[ 23 ]}การกระตุ้นที่ใช้กับไขสันหลังส่วนเอวจะทำงานโดยการกระตุ้นเส้นใยประสาทรับความรู้สึกขนาดใหญ่ที่เข้าสู่ไขสันหลัง^{[ 24 ] [ 25 ]}ซึ่งจะกระตุ้นและเชื่อมโยงกับเครือข่ายประสาทไขสันหลังผ่านทางไซแนปส์^{[ 26 ]}โครงสร้างเป้าหมายเดียวกันนี้ยังสามารถกระตุ้นได้โดยใช้อิเล็กโทรดผ่านผิวหนังที่วางไว้เหนือกระดูกสันหลังส่วนอกส่วนล่างและช่องท้อง^{[ 27 ]}การกระตุ้นไขสันหลังผ่านผิวหนังนั้นไม่รุกรานอย่างสมบูรณ์ และเนื่องจากใช้อิเล็กโทรดและเครื่องกระตุ้น TENS จึงสามารถนำไปใช้ได้ในราคาประหยัด อย่างไรก็ตาม เมื่อเปรียบเทียบกับรูปแบบเอพิดูรัลที่ฝังไว้ ประสิทธิภาพของการกระตุ้นไขสันหลังผ่านผิวหนังจะขึ้นอยู่กับตำแหน่งของร่างกายและการจัดเรียงกระดูกสันหลังมากกว่า^{[ 28 ] [ 29 ]}ซึ่งอาจนำไปสู่ผลลัพธ์ที่ไม่สอดคล้องกันหากตำแหน่งและท่าทางของร่างกายไม่ได้รับการควบคุมในระหว่างการใช้งาน

หลักฐานเบื้องต้นสนับสนุนการกระตุ้นเส้นประสาทเหนือเบ้าตาผ่านผิวหนัง^{[ 30 ]}ผลข้างเคียงมีน้อย^{[ 31 ]}

ประสาทหูเทียมช่วยให้ผู้คนมากกว่า 120,000 คนทั่วโลกได้ยินบางส่วนในปี 2008 การกระตุ้นด้วยไฟฟ้าถูกนำมาใช้ในประสาทหูเทียมเพื่อให้ผู้ที่หูหนวกสนิทสามารถได้ยินได้ ประสาทหูเทียมประกอบด้วยส่วนประกอบย่อยหลายส่วน ตั้งแต่ตัวประมวลผลเสียงภายนอกและ การเชื่อมโยงการส่ง สัญญาณความถี่วิทยุ (RF) ไปจนถึงตัวรับสัญญาณภายใน ตัวกระตุ้น และอาร์เรย์อิเล็กโทรด การวิจัยประสาทหูเทียมสมัยใหม่เริ่มต้นในช่วงทศวรรษ 1960 และ 1970 ในปี 1961 มีการฝังอุปกรณ์อิเล็กโทรดเดี่ยวแบบหยาบในผู้ป่วยหูหนวกสองราย และมีการรายงานว่าได้ยินได้ดีขึ้นด้วยการกระตุ้นด้วยไฟฟ้า อุปกรณ์ช่องสัญญาณเดี่ยวที่สมบูรณ์แบบเครื่องแรกที่ได้รับการอนุมัติจาก FDA ได้รับการเผยแพร่ในปี 1984 ^{[ 32 ]} ในประสาทหูเทียม เสียงจะถูกรับโดยไมโครโฟนและส่งไปยังตัวประมวลผลภายนอกที่อยู่ด้านหลังใบหูเพื่อแปลงเป็นข้อมูลดิจิทัล จากนั้นข้อมูลดิจิทัลจะถูกปรับสัญญาณความถี่วิทยุและส่งไปยังเสาอากาศภายในอุปกรณ์สวมศีรษะ ข้อมูลและพลังงานถูกส่งผ่านขดลวดคู่หนึ่งไปยังหน่วยภายในที่ปิดผนึกอย่างแน่นหนา โดยการดึงพลังงานและถอดรหัสข้อมูล คำสั่งกระแสไฟฟ้าจะถูกส่งไปยังหูชั้นในเพื่อกระตุ้นเส้นประสาทการได้ยินผ่านไมโครอิเล็กโทรด^{[ 33 ]}จุดสำคัญคือหน่วยภายในไม่มีแบตเตอรี่และต้องสามารถดึงพลังงานที่ต้องการได้ เพื่อลดความเสี่ยงของการติดเชื้อ ข้อมูลจะถูกส่งแบบไร้สายพร้อมกับพลังงาน ขดลวดเหนี่ยวนำเป็นตัวเลือกที่ดีสำหรับการส่งพลังงานและข้อมูลทางไกล แม้ว่าการส่งสัญญาณความถี่วิทยุอาจให้ประสิทธิภาพและอัตราข้อมูลที่ดีกว่า^{[ 34 ]}พารามิเตอร์ที่จำเป็นสำหรับหน่วยภายใน ได้แก่ แอมพลิจูดของพัลส์ ระยะเวลาของพัลส์ ช่องว่างของพัลส์ อิเล็กโทรดที่ใช้งาน และอิเล็กโทรดส่งกลับ ซึ่งใช้ในการกำหนดพัลส์แบบสองเฟสและโหมดการกระตุ้น ตัวอย่างของอุปกรณ์เชิงพาณิชย์ ได้แก่ อุปกรณ์ Nucleus 22 ที่ใช้ความถี่พาหะ 2.5 MHz และต่อมาในรุ่นใหม่ที่เรียกว่าอุปกรณ์ Nucleus 24 ความถี่พาหะเพิ่มขึ้นเป็น 5 MHz ^{[ 35 ]}หน่วยภายในในประสาทหูเทียมคือASIC ( วงจรรวมเฉพาะแอปพลิเคชัน)ชิป ASIC มีหน้าที่รับผิดชอบในการรับประกันการกระตุ้นด้วยไฟฟ้าที่ปลอดภัยและเชื่อถือได้ ภายในชิป ASIC มีเส้นทางส่งไปข้างหน้า เส้นทางส่งกลับ และหน่วยควบคุม เส้นทางส่งไปข้างหน้าจะกู้คืนข้อมูลดิจิทัลจากสัญญาณ RF ซึ่งรวมถึงพารามิเตอร์การกระตุ้นและบิตการจับมือบางส่วนเพื่อลดข้อผิดพลาดในการสื่อสาร เส้นทางส่งกลับมักจะรวมถึงตัวอย่างแรงดันไฟฟ้าแบบเทเลเมตรีแบบย้อนกลับที่อ่านแรงดันไฟฟ้าในช่วงเวลาหนึ่งบนอิเล็กโทรดบันทึก บล็อกตัวกระตุ้นมีหน้าที่ในการส่งกระแสไฟฟ้าที่กำหนดไว้ล่วงหน้าจากหน่วยภายนอกไปยังไมโครอิเล็กโทรด บล็อกนี้ประกอบด้วยกระแสอ้างอิงและตัวแปลงดิจิทัลเป็นอนาล็อกเพื่อแปลงคำสั่งดิจิทัลเป็นกระแสอนาล็อก^{[ 36 ]}

หลักฐานทางทฤษฎีและการทดลองทางคลินิกชี้ให้เห็นว่าการกระตุ้นด้วยไฟฟ้าโดยตรงที่เรตินาอาจช่วยให้ผู้ที่สูญเสียองค์ประกอบรับแสงของเรตินา สามารถมองเห็นได้ บ้าง^{[ 37 ]}ดังนั้นจึง มีการพัฒนา อุปกรณ์ช่วยการมองเห็นเพื่อฟื้นฟูการมองเห็นให้กับคนตาบอดโดยใช้การกระตุ้น โดยขึ้นอยู่กับ ตำแหน่ง ของเส้นทางการมองเห็น ที่กำหนดเป้าหมายสำหรับการกระตุ้นประสาท จึงมีการพิจารณาวิธีการที่แตกต่างกัน เส้นทางการมองเห็นประกอบด้วยดวงตาเส้นประสาทตานิวเคลียสเจนิคิวเลตด้านข้าง (LGN) และเปลือกสมองส่วนการมองเห็น เป็นหลัก ดังนั้นการกระตุ้นเรตินา เส้นประสาทตา และเปลือกสมองส่วนการมองเห็นจึงเป็นสามวิธีที่แตกต่างกันที่ใช้ในอุปกรณ์ช่วยการมองเห็น^{[ 38 ]} โรคจอประสาทตาเสื่อม เช่น โรคเรตินิติส พิกเมนโตซา (RP) และ โรค จอประสาทตาเสื่อมตามอายุ (AMD) เป็นสองโรคที่มีแนวโน้มว่าการกระตุ้นเรตินาอาจเป็นประโยชน์ มีการดำเนินการสามแนวทาง ได้แก่ การกระตุ้นจอประสาทตาภายในลูกตา การกระตุ้นใต้จอประสาทตา และการกระตุ้นผ่านจอประสาทตาภายนอกลูกตา ในอุปกรณ์จอประสาทตาที่กระตุ้นเซลล์ประสาทจอประสาทตาที่เหลืออยู่เพื่อหลีกเลี่ยงเซลล์รับแสงที่สูญเสียไป และอนุญาตให้สัญญาณภาพไปถึงสมองผ่านทางเส้นทางการมองเห็นปกติ ในแนวทาง epiretinal จะมีการวางอิเล็กโทรดไว้ที่ด้านบนของจอประสาทตาใกล้กับเซลล์แกงลีออน [ ^{39 ]}ในขณะที่ในแนวทาง subretinal จะมีการวางอิเล็กโทรดไว้ใต้จอประสาทตา^{[ 40 ] สุดท้าย}พื้นผิว scleral ด้านหลังของดวงตาเป็นตำแหน่งที่วางอิเล็กโทรดในแนวทาง extraocular Second Sight และกลุ่ม Humayun ที่ USC เป็นกลุ่มที่กระตือรือร้นที่สุดในการออกแบบอุปกรณ์เทียมจอประสาทตาภายในลูกตา อุปกรณ์ฝังจอประสาทตา ArgusTM 16 เป็นอุปกรณ์เทียมจอประสาทตาภายในลูกตาที่ใช้เทคโนโลยีการประมวลผลวิดีโอ เกี่ยวกับการกระตุ้นคอร์เทกซ์การมองเห็น Brindley และ Dobelle เป็นกลุ่มแรกที่ทำการทดลองและแสดงให้เห็นว่าการกระตุ้นด้านบนของคอร์เทกซ์การมองเห็นด้วยอิเล็กโทรดส่วนใหญ่สามารถสร้างการรับรู้ทางสายตาได้^{[ 20 ]}เมื่อไม่นานมานี้ ศาสตราจารย์ Sawan ได้สร้างอุปกรณ์ฝังตัวแบบสมบูรณ์สำหรับการกระตุ้นภายในคอร์เทกซ์และตรวจสอบการทำงานในหนู^{[ 41 ]}

LGN ซึ่งตั้งอยู่ในสมองส่วนกลางเพื่อส่งสัญญาณจากเรตินาไปยังคอร์เทกซ์การมองเห็น เป็นอีกพื้นที่หนึ่งที่มีศักยภาพในการกระตุ้น แต่พื้นที่นี้เข้าถึงได้จำกัดเนื่องจากความยากลำบากในการผ่าตัด ความสำเร็จล่าสุดของเทคนิคการกระตุ้นสมองส่วนลึกที่มุ่งเป้าไปที่สมองส่วนกลางได้กระตุ้นให้มีการวิจัยเพื่อศึกษาแนวทางการกระตุ้น LGN สำหรับอุปกรณ์เทียมการมองเห็น^{[ 42 ]}

เครื่องกระตุ้นหัวใจแบบฝังได้รับการเสนอเป็นครั้งแรกในปี พ.ศ. 2492 และได้รับการพัฒนาให้มีความซับซ้อนมากขึ้นตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา การประยุกต์ใช้เครื่องกระตุ้นหัวใจในการรักษาประกอบด้วยความผิดปกติของจังหวะการเต้นของหัวใจ หลายอย่าง รวมถึงภาวะ หัวใจเต้นเร็วผิดปกติบางรูปแบบ ภาวะหัวใจ ล้มเหลวและแม้แต่โรคหลอดเลือดสมองเครื่องกระตุ้นหัวใจแบบฝังรุ่นแรกๆ ทำงานได้เพียงช่วงเวลาสั้นๆ และจำเป็นต้องชาร์จไฟเป็นระยะโดยใช้การเชื่อมต่อแบบเหนี่ยวนำ เครื่องกระตุ้นหัวใจแบบฝังเหล่านี้จำเป็นต้องมีเครื่องกำเนิดพัลส์เพื่อกระตุ้นกล้ามเนื้อ หัวใจ ด้วยอัตราที่กำหนด นอกเหนือจากอิเล็กโทรด^{[ 43 ]}ปัจจุบัน เครื่องกำเนิดพัลส์ที่ทันสมัยได้รับการตั้งโปรแกรมแบบไม่รุกรานโดยเครื่องจักรคอมพิวเตอร์ที่ซับซ้อนโดยใช้ RF โดยได้รับข้อมูลเกี่ยวกับสถานะของผู้ป่วยและอุปกรณ์โดยการวัดระยะไกล นอกจากนี้ยังใช้ เซลล์ ลิเธียมไอโอไดด์ (LiI) ที่ปิดผนึกอย่างแน่นหนาเพียงเซลล์เดียวเป็นแบตเตอรี่ วงจรเครื่องกระตุ้นหัวใจประกอบด้วยตัวขยายสัญญาณเพื่อตรวจจับสัญญาณไฟฟ้าภายในของหัวใจ ซึ่งใช้ในการติดตามกิจกรรมของหัวใจ วงจรปรับอัตรา ซึ่งกำหนดความต้องการอัตราการกระตุ้นที่เพิ่มขึ้นหรือลดลง ไมโครโปรเซสเซอร์ หน่วยความจำสำหรับจัดเก็บพารามิเตอร์ การควบคุมการวัดระยะไกลสำหรับโปรโตคอลการสื่อสาร และแหล่งจ่ายไฟเพื่อจ่ายแรงดันไฟฟ้าที่ควบคุมได้^{[ 44 ]}

ไมโครอิเล็กโทรดเป็นส่วนประกอบสำคัญอย่างหนึ่งของการกระตุ้นระบบประสาท ซึ่งทำหน้าที่ส่งกระแสไฟฟ้าไปยังเซลล์ประสาท โดยทั่วไปแล้วไมโครอิเล็กโทรดจะมีส่วนประกอบหลักสามส่วน ได้แก่ ตัวรองรับ ( ตัวนำ ) ชั้นโลหะนำไฟฟ้า และวัสดุฉนวน ในเครื่องช่วยฟังแบบฝังในหู ไมโครอิเล็กโทรดจะทำจากโลหะผสมแพลทินัม-อิริเดียม อิเล็กโทรดที่ทันสมัยที่สุดในปัจจุบันมีการสอดใส่ที่ลึกขึ้นเพื่อให้ตรง กับตำแหน่งการกระตุ้น ตามระดับเสียงและความถี่ที่กำหนดให้กับแต่ละช่องสัญญาณอิเล็กโทรดได้ดียิ่งขึ้น ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการกระตุ้นและลดการบาดเจ็บจากการสอดใส่ อิเล็กโทรดในเครื่องช่วยฟังแบบฝังในหูเหล่านี้มีทั้งแบบตรงและแบบเกลียว เช่น ไมโครอิเล็กโทรด Med-El Combi 40+ และ Advanced Bionics Helix ตามลำดับ ในเครื่องช่วยฟังแบบฝังในตา มีอิเล็กโทรดสองประเภท ได้แก่ แบบระนาบและแบบเข็มหรือแบบเสาสามมิติ โดยแบบเข็ม เช่น แบบ Utah array มักใช้สำหรับการกระตุ้นเปลือกสมองและเส้นประสาทตา และไม่ค่อยใช้ในเครื่องช่วยฟังแบบฝังในจอประสาทตาเนื่องจากอาจทำให้จอประสาทตาเสียหายได้ อย่างไรก็ตาม มีการใช้ชุดอิเล็กโทรดทองคำรูปทรงเสาบนฟิล์มบางโพลีอิไมด์ในอุปกรณ์ฝังนอกลูกตา ในทางกลับกันชุดไมโครอิเล็กโทรดแบบยืดหยุ่น ได้ ถูกสร้างขึ้นจากพอลิเมอร์ที่ยืดหยุ่นได้ เช่นซิลิโคนโพลีอิไมด์ และพารีลีนซึ่งเป็นตัวเลือกสำหรับอุปกรณ์ฝังในจอประสาทตา สำหรับไมโครอิเล็กโทรด DBS นั้น ชุดที่สามารถควบคุมได้อย่างอิสระและกระจายอยู่ทั่วบริเวณเป้าหมาย จะช่วยให้สามารถควบคุมการกระจายตัวของการกระตุ้นได้อย่างแม่นยำ และทำให้การกระตุ้น DBS เป็นแบบเฉพาะบุคคลได้ดียิ่งขึ้น ไมโครอิเล็กโทรด DBS มีข้อกำหนดหลายประการ ได้แก่ อายุการใช้งานยาวนานโดยไม่ก่อให้เกิดอันตรายต่อเนื้อเยื่อหรือการเสื่อมสภาพของอิเล็กโทรด ปรับแต่งให้เหมาะสมกับบริเวณต่างๆ ของสมอง ความเข้ากันได้ทางชีวภาพในระยะยาว ของวัสดุ ความทนทานทางกลเพื่อให้สามารถเข้าถึงเป้าหมายได้โดยไม่เสียหายระหว่างการใช้งานโดยศัลยแพทย์ผู้ทำการผ่าตัดฝังอุปกรณ์ และสุดท้ายคือความสม่ำเสมอของประสิทธิภาพทั่วทั้งไมโครอิเล็กโทรดในชุดนั้นๆ ไมโครไวร์ ทังสเตนไมโครไวร์อิริเดียม และไมโครอิเล็กโทรดโลหะผสมแพลทินัม-อิริเดียมที่เคลือบด้วยวิธีสปัตเตอร์หรืออิเล็กโทรด^{[ 45 ]}เป็นตัวอย่างของไมโครอิเล็กโทรดที่ใช้ใน DBS ^{[ 20 ]}ซิลิคอนคาร์ไบด์เป็นวัสดุที่น่าสนใจที่มีศักยภาพในการสร้างอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ที่เข้ากันได้ทางชีวภาพ^{[ 46 ]}

การกระตุ้นเนื้อเยื่อสมองโดยใช้วิธีการทางไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กแบบไม่รุกรานนั้นก่อให้เกิดข้อกังวลหลายประการ รวมถึงประเด็นต่อไปนี้:

ปัญหาแรกคือปริมาณที่ไม่แน่นอน (เวลาและพารามิเตอร์ทางเทคนิคของสนาม) สำหรับการกระตุ้นที่ถูกต้องและมีสุขภาพดี^{[ 47 ]}ในขณะที่ประสาทสรีรวิทยายังขาดความรู้เกี่ยวกับธรรมชาติของการรักษาโรคทางประสาทในระดับเซลล์^{[ 48 ]}วิธีการรักษาทางไฟฟ้าและแม่เหล็กแบบไม่รุกรานหลายวิธีเกี่ยวข้องกับการที่ผู้ป่วยสัมผัสกับสนามที่มีความเข้มสูงมากเกินไป ซึ่งสูงกว่ากระแสไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กไฟฟ้าตามธรรมชาติในสมองหลายเท่าหรือหลายลำดับ^{[ 49 ] [ 50 ]}

ความท้าทายที่สำคัญอีกประการหนึ่งของวิธีการสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กแบบไม่รุกรานคือความเป็นไปไม่ได้ที่จะระบุตำแหน่งของผลกระทบของการกระตุ้นบนเนื้อเยื่อในเครือข่ายประสาทที่เกี่ยวข้อง^{[ 51 ] [ 52 ]}เรายังคงต้องได้รับความรู้เกี่ยวกับกระบวนการทางจิตในระดับเซลล์ ความสัมพันธ์ระหว่างกิจกรรมประสาทและกระบวนการทางปัญญา ยังคงเป็นคำถามในหมู่นักวิจัยและเป็นความท้าทายสำหรับการเลือกวิธีการรักษา ดังนั้นจึงไม่แน่ใจว่าสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กจะเข้าถึงเฉพาะโครงสร้างประสาทของสมองที่ต้องการการรักษาหรือไม่ ปริมาณและเป้าหมายของรังสีที่ไม่ระบุแน่ชัดอาจทำลายเซลล์ที่แข็งแรงในระหว่างกระบวนการ การกระตุ้นเนื้อเยื่อสมองแบบไม่รุกรานจะกำหนดเป้าหมายไปยังพื้นที่ขนาดใหญ่ของเนื้อเยื่อที่ไม่ได้รับการระบุลักษณะอย่างชัดเจน ความไม่สามารถระบุตำแหน่งของผลกระทบของการกระตุ้นทำให้เป็นเรื่องยากที่จะกำหนดเป้าหมายการกระตุ้นเฉพาะไปยังเครือข่ายประสาทที่ต้องการ^{[ 51 ] [ 52 ]}

นอกจากนี้ วิธีการเหล่านี้ไม่สามารถนำไปใช้กับผู้ป่วยทุกคนได้ เนื่องจากมีความแปรปรวนระหว่างบุคคลมากขึ้นในการตอบสนองต่อการกระตุ้นสมอง^{[ 53 ]}

ผลการค้นพบหลักเกี่ยวกับการกระตุ้นระบบประสาทมีต้นกำเนิดมาจากแนวคิดในการกระตุ้นเส้นประสาทเพื่อวัตถุประสงค์ในการรักษา การใช้การกระตุ้นด้วยไฟฟ้าเพื่อบรรเทาอาการปวดครั้งแรกที่มีการบันทึกไว้เกิดขึ้นในปี ค.ศ. 46 เมื่อScribonius Largusใช้ปลาตอร์ปิโด (ปลากระเบนไฟฟ้า) เพื่อบรรเทาอาการปวดหัว^{[ 54 ]}ในช่วงปลายศตวรรษที่ 18 Luigi Galvaniค้นพบว่ากล้ามเนื้อของขาของกบที่ตายแล้วจะกระตุกเมื่อถูกกระแสไฟฟ้าตรงกระตุ้นระบบประสาท^{[ 55 ]}การปรับเปลี่ยน กิจกรรมของ สมองโดยการกระตุ้นด้วยไฟฟ้าของเปลือกสมองส่วนควบคุมการเคลื่อนไหวในสุนัขได้รับการแสดงให้เห็นในปี ค.ศ. 1870 ซึ่งส่งผลให้เกิดการเคลื่อนไหวของแขนขา^{[ 56 ]} ตั้งแต่ปลายศตวรรษที่ 18 จนถึงปัจจุบัน มีความก้าวหน้าสำคัญเกิดขึ้นมากมาย ปัจจุบัน อุปกรณ์เทียมประสาทสัมผัส เช่น อุปกรณ์ฝังในการมองเห็น อุปกรณ์ฝังในหู อุปกรณ์ฝังในสมองส่วนกลางเพื่อการได้ยิน และเครื่องกระตุ้นไขสันหลัง รวมถึงอุปกรณ์เทียมการเคลื่อนไหว เช่น เครื่องกระตุ้นสมองส่วนลึก เครื่องกระตุ้นขนาดเล็ก Bion อินเทอร์เฟซควบคุมและรับรู้ของสมอง และอุปกรณ์กระตุ้นไฟฟ้าหัวใจ ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลาย^{[ 20 ]}

ในปี 2013 บริษัทเภสัชกรรมGlaxoSmithKline (GSK) ของอังกฤษได้บัญญัติศัพท์คำว่า "electroceutical" เพื่อครอบคลุมอุปกรณ์ทางการแพทย์ที่ใช้การกระตุ้นด้วยไฟฟ้า กลไก หรือแสง เพื่อส่งผลต่อการส่งสัญญาณไฟฟ้าในเนื้อเยื่อประเภทที่เกี่ยวข้อง^{[ 57 ] [ 58 ]}ตัวอย่างของ electroceuticals ที่เสนอได้แก่ อุปกรณ์ฝังในระบบประสาททางคลินิก เช่นอุปกรณ์ฝังในหูเพื่อฟื้นฟูการได้ยิน อุปกรณ์ฝังในจอประสาทตาเพื่อฟื้นฟูการมองเห็นเครื่องกระตุ้นไขสันหลังเพื่อบรรเทาอาการปวด หรือเครื่องกระตุ้นหัวใจและเครื่องกระตุ้น หัวใจแบบฝัง ^{[ 57 ]} GSK ได้จัดตั้งกองทุนร่วมลงทุนและกล่าวว่าจะจัดงานประชุมในปี 2013 เพื่อวางแผนงานวิจัยสำหรับสาขานี้^{[ 59 ]} การทบทวนงานวิจัยในปี 2016 เกี่ยวกับปฏิสัมพันธ์ระหว่างระบบประสาทและระบบภูมิคุ้มกันในโรคภูมิต้านตนเองได้กล่าวถึง "electroceuticals" โดยอ้างอิงถึงอุปกรณ์กระตุ้นระบบประสาทที่อยู่ระหว่างการพัฒนาสำหรับสภาวะต่างๆ เช่น โรคข้ออักเสบ^{[ 60 ]}

ในปี 2024 การนำเสนอแบบจำลองความรู้ความเข้าใจทางประสาทของมารดาและทารกในครรภ์และการกำหนดคุณลักษณะการกระตุ้นประสาทตามธรรมชาติได้เผยให้เห็นมุมมองใหม่ในการพัฒนาอุปกรณ์ทางการแพทย์ไฟฟ้าเจเนอเรชั่นใหม่^{[ 3 ]}

ในปี 2025 การทดลองทางคลินิกระยะมนุษย์ครั้งแรกของรัฐสองรายการได้เริ่มต้นขึ้นในรัฐเวสเทิร์นออสเตรเลีย โดยมีเป้าหมายที่จะใช้การบำบัดด้วยการกระตุ้นประสาทผ่านอิเล็กโทรดพื้นผิวสำหรับผู้เข้าร่วมที่มีภาวะอัมพาตครึ่งท่อนและอัมพาตทั้งตัว^{[ 61 ]}

นอกจากการใช้งานการกระตุ้นประสาทอย่างมหาศาลในทางการแพทย์แล้ว ยังมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในห้องปฏิบัติการ ซึ่งเริ่มต้นมาตั้งแต่ทศวรรษ 1920 โดยนักวิทยาศาสตร์อย่างเดลกาโด ที่ใช้การกระตุ้นเป็นวิธีการทดลองเพื่อศึกษาพื้นฐานการทำงานของสมอง งานวิจัยหลักๆ นั้นมุ่งเน้นไปที่ศูนย์รางวัลของสมอง ซึ่งการกระตุ้นโครงสร้างเหล่านั้นนำไปสู่ความพึงพอใจที่ต้องการการกระตุ้นเพิ่มเติม ตัวอย่างล่าสุดอีกประการหนึ่งคือการกระตุ้นด้วยไฟฟ้าบริเวณขมับกลาง (MT) ของเปลือกสมองส่วนรับภาพหลักเพื่อเปลี่ยนแปลงการรับรู้ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ทิศทางของการเคลื่อนไหวจะถูกแสดงอย่างเป็นระบบในบริเวณ MT พวกเขาให้ลิงดูภาพเคลื่อนไหวบนหน้าจอ และให้ลิงตอบคำถามว่าทิศทางการเคลื่อนไหวเป็นอย่างไร พวกเขาพบว่าโดยการแนะนำข้อผิดพลาดบางอย่างอย่างเป็นระบบให้กับการตอบสนองของลิง โดยการกระตุ้นบริเวณ MT ซึ่งรับผิดชอบในการรับรู้การเคลื่อนไหวในทิศทางอื่น ลิงจะตอบสนองอยู่ระหว่างการเคลื่อนไหวจริงและการเคลื่อนไหวที่ถูกกระตุ้น นี่เป็นการใช้การกระตุ้นอย่างชาญฉลาดเพื่อแสดงให้เห็นว่าบริเวณ MT มีความสำคัญต่อการรับรู้การเคลื่อนไหวที่แท้จริง ใน สาขา ความจำการกระตุ้นถูกนำมาใช้บ่อยครั้งเพื่อทดสอบความแข็งแรงของการเชื่อมต่อระหว่างกลุ่มเซลล์หนึ่งกับอีกกลุ่มหนึ่ง โดยการใช้กระแสไฟฟ้าขนาดเล็กในเซลล์หนึ่ง ซึ่งส่งผลให้มีการปล่อยสารสื่อประสาทออกมา และวัดศักยภาพหลังไซแนปส์

โดยทั่วไป กระแสไฟฟ้าที่มีความถี่สูงแต่สั้นในช่วง 100 Hz จะช่วยเสริมสร้างการเชื่อมต่อที่เรียกว่าlong-term potentiationอย่างไรก็ตาม กระแสไฟฟ้าที่มีความถี่ต่ำแต่ยาวกว่ามักจะทำให้การเชื่อมต่อที่เรียกว่าlong-term depressionอ่อน ลง ^{[ 62 ]}

• เครื่องจักรแห่งประสบการณ์
• การปรับเปลี่ยนระบบประสาท
• เทคโนโลยีประสาท
• การบำบัดทางประสาท
• การกระตุ้นสมองส่วนซีรีเบลลัมแบบไม่รุกราน
• ไวร์เฮด (นิยายวิทยาศาสตร์)