和 达伊，2004 ;圣乔治和菲茨帕特里克，2011)。 阳0巧]一种称为化odWatcher?的电子食欲抑制装置直到最近在英国在市场上可获得。FoodWatcher?之后的前提是其将起电激活耳朵上的穴位的作用，结果是一名用户的食欲 将得到抑制。另外，认为其可通过激活迷走神经抑制食欲（埃斯波西托巧sposito)等人， 2012)〇
[0026] 化odWatcher?电极是被设计成用于插入外耳道中的圆锥形插塞（埃斯波西托等 人，2012)。FoodWatcher?据报告已产生一种"通过耳塞的幅度是40V，频率是50化并且电 流是40mA的f目号"（埃斯波西托等人，2012)。
[0027] 对40名过重并且肥胖健康志愿者进行一个研究，W研究化odWatcher?的效用 (埃斯波西托等人，2012)。十名志愿者接受化odWatcher?和一种低热量饮食，十名仅接 受一种低热量饮食，十名接受化odWatcher?和一种高蛋白质饮食，并且十名仅接受一种高 蛋白质饮食。作者发现"在用电刺激和饮食同时治疗2个月之后，在低热量组中存在一个 7. 07kg的平均体重减轻，并且在高蛋白质组中9. 48kg，而在仅低热量和高蛋白质饮食的情 况下分别观察到一个5. 9kg和7. 17kg的平均体重减轻"，引导作者推断通过耳朵的电刺激 可帮助体重减轻，特别是当与一种高蛋白质饮食一起使用时，其可能经由一种阴-阳针灸 能量平衡起作用。
[0028] 可使用微电极直接在人类中测量对骨骼肌中的血管的肌肉交感神经活性（MSNA)。 已报告W方波脉冲（在1秒持续时间2mA下）形式递送的GVS在改变MSNA方面无效（博 尔顿等人，2004 ;卡特和拉伊，2007)。相反，更动态地递送GVS(其中一个电极在每个乳突上 方）在调节MSNA方面有效。运已经示出使用脉冲串（具体地说10,1ms脉冲穿过30ms并且 时间锁定到屯、电图的R波）（武斯提阿尼欧克等人，2005)和正弦GVS(-2mA到2mA，60-100 个循环，在0. 2Hz、0.甜z、0.細Z、1.IHz、1. 4Hz、1. 7HzW及2. 0化的频率下在给予的双极双 耳GVS(±2mA，200个循环）下施加到11名人类志愿者同时测量其MSNA(格雷瓦尔等人， 2009) 〇
[0029] 格雷瓦尔等人发现在所有频率下MSNA的循环调节的一个程度，然而，在0. 2化下 MSNA的前庭调节显著更强并且在0.細Z下显著更弱。运表明"前庭输入中的低频变化（如 与姿势变化相关的那些）优先调节MSNA"。相反，提出约屯、率的频率（即，0.細Z，其是每分 钟48次跳动）的前庭输入与MSNA通过压力感受器（检测血管壁中的机械感受器的压力） 的调节竞争，并且由其抑制，运些压力感受器在屯、率的频率下活化。
[0030] 相信压力感受器反射经由副交感神经系统（包括迷走神经和孤束的核）起作用W 抑制RVLM的作用。运一抑制可至少部分经由尾侧延髓腹外侧区介导（斯韦德（Sved)等人， 2000)〇
[0031] 在一个研究中发现支持具有一个与屯、脏频率不同的频率的前庭输入在调节MSNA 方面更有效的论点的额外证据，在该研究中8名人类受试者被提供在其自身屯、脏频率下和 在从运一频率±0.IHz、±0. 2Hz、±0. 3Hz、±0. 6化下的正弦GVS(詹姆斯和梅斯菲尔德， 2010) 。作者报告当其频率更靠近屯、脏频率时，GVS对MSNA活性的调节作用减弱。
[0032] 相同作者还使用微电极在经受在0.2Hz、0.甜z、0.細z、l.lHz、l. 4Hz、l. 7HzW及 2. 0化下，在乳突上方的双极双耳GVS(±2mA，200个循环）的11名志愿者中测量皮肤交感 神经活性（SSNA)(詹姆斯等人，2010)。在所有频率下发现GVS的显著夹带，尽管其在2.OHz 下显著较弱。相比于在MSNA的前庭调节的情况下观察到的图案（格雷瓦尔等人，2009)，报 告SSNA的脉冲相关调节在0.細Z下比在0. 2化下更大。
[0033] 在一个最近研究中，运一组发现低频正弦GVS(在0.08化、0. 13化W及0. 18化下） 引起MSNA调节的两个峰（哈曼等人，2011)。运表明第一峰从其中右侧前庭神经超极化并 且左侧去极化的正弦曲线的正峰出现，MSNA调节的第二峰在反向情况期间出现。运一行为 在较高频率下未观察到，可能因为产生一个第二峰的时间不足。作者表明运一发现指示"双 侧输入从前庭核汇聚到MSNA起源的输出核，延髓头端腹外侧上"。
[0034] 前庭刺激的各种用途已经描述在相关技术中，包括：治疗动晕症（马克（Mark) 的美国专利第4, 558, 703号）；用于在一种虚拟环境中刺激的耳机（坎贝尔（Campbell) 等人的美国专利第6, 077, 237号）；抵抗姿势摇摆（柯林斯（Collins)等人的美国专利 第6, 219, 578号）；诱导睡眠、控制呼吸功能、打开一名患者的气管和/或抵消眩晕（拉特 纳化attner)等人的美国专利第6, 748, 275号）；一种入耳式前庭冷热刺激设备（罗格 (Rogers)等人的美国专利第8262717号）；W及缓解焦虑（卡比化irby)的美国专利第 8,041,429 号）。
[0035] 已经针对W下提交了专利申请：一种递送前庭冷热刺激的方法（罗格等人的美国 专利公开2011/0313498)和一种用于减少一名睡眠个体的打韩和/或睡眠呼吸暂停的系 统和方法，其可设及使用GVS(邦苏桑度ensoussan)的美国专利公开2008/0308112)。陈 (化an)等人已针对包括W下的GVS的多种用途提交若干专利申请：一种用于改变一名个 体的运动的自适应系统和方法（美国专利公开2010/0114256);-种改变对感觉输入的运 动反应的系统（美国专利公开2010/0114255);-种通过改变一名个体的运动提供疗法的 系统和方法（美国专利公开2010/0114188);-种用于在一种前庭刺激系统中提供反馈控 制的系统和方法（美国专利公开2010/0114187);-种用于改变对音乐的运动反应的系统 (美国专利公开2010/011418);-种使用前庭刺激玩游戏的系统和方法（美国专利公开 2010/0113150);-种改变一名用户的运动W满足一个目标的系统和方法（美国专利公开 2010/0112535) 及一种训练W通过提供运动反馈进行指定运动的系统和方法（美国专 利公开 2010/0112533)。
[0036]GVS还已知刺激前庭设备的所有组件，包括两个耳石器官，和似乎在调节交感神经 活性方面有效的GVS的动态形式（即，脉冲串和正弦）。如果使用双极双耳正弦GVS，那么 当其在一个与屯、脏频率不同的频率下给予时，MSNA的调节更大。
[0037] 尽管现有技术中的GVS的许多报告用途，不存在施加GVS W改变人类的身体质量 组成的教授内容或建议。本发明针对运样一个应用。 阳03引本发明的概述
[0039] 根据本发明，提供一种用于直流电前庭刺激W改变人类的身体质量组成的系统和 方法。在一个示例性实施例中，经由施加到一名受试者的头皮的电极施加直流电流的正弦 或脉冲串W刺激耳石器官并且激活前庭系统。身体质量组成的变化可包括W下影响中的一 种或多种：身体脂肪减少；瘦肌肉质量相对增加；W及骨矿物质密度增加。本发明可用W治 疗肥胖症、与肥胖症相关的疾病（例如2型糖尿病和高血压）、骨质疏松，或其可在体育训练 用作一种辅助W改进相对瘦肌肉质量并且改进该肌肉的运动能力。
[0040] 在一个示例性实施例中，前庭刺激（优选经由GVS(可能W-种正弦或脉冲串方式 给予））经施加W调节身体质量组成W便引起：总身体脂肪减少；瘦肌肉质量增加；W及骨 矿物质密度增加。运一影响将可能经由通过GVS激活内耳的耳石器官和后续调节交感神经 系统活性（其可能经由RVLM介导）来进行。另外，运一影响还可设及大脑结构，如脑干内 稳定部位（具体地说PB、PAG)、PIVC、杏仁核、脑岛W及下丘脑。该影响还可经由一种对某 些激素（如瘦素）的释放的影响介导。如果W-种动态方式（例如正弦或脉冲串）给予双 极双耳GVS(其中一个电极在每个乳突上方），那么本发明的功效可能更大。
[0041] 在本发明的一个方面中，一种用于改变一名人类受试者的身体质量组成的装置包 括在一个对应于受试者的左侧和右侧前庭系统中的每一个的位置处与受试者的头皮电接 触安置的电极；和一个与电极电连通W便向该受试者施加直流电前庭刺激（GV巧的电流 源。在一个实施例中，电流源产生一个在一个预定电压范围内的恒定电流。电流源可产生 一个具有交替极性的电流。电流源可进一步包括一个用于测量一个穿过受试者的头皮的电 阻并且调节一个电压输出W维持一个穿过受试者的头皮的恒定电流的反馈回路。由电流源 产生的电流可在0. 001mA到5mA的一个范围内。由电流源产生的电流可为正弦，频率小于 受试者的屯、脏频率。
[0042] 在本发明的另一个方面中，一种改变一名人类受试者的身体质量组成的方法包括 向该受试者施加直流电前庭刺激（GV巧。GVS可通过将一个电极安置在受试者的接近于每 个乳突的头皮上来施加。GVS可为具有一个恒定电平和一个交替极性的电流。在一个实施 例中，恒定电流电平可通过一个被适配成用于测量一个穿过受试者的头皮的电阻并且调节 一个电压输出W维持电流电平的反馈回路来维持。GVS可为一种具有一个比受试者的屯、脏 频率小的频率的正弦电流。GVS可W-个规则时间间隔施加一个预定时间段，其可为每日、 每周或其组合。
[0043] 在本发明的又一个方面中，一种减少一名有需要的人类受试者的总身体脂肪的方 法包括向该受试者施加直流电前庭刺激（GV巧。本发明的再另一个方面是一种通过向一名 有需要的人类受试者施加直流电前庭刺激（GV巧增加该受试者的相对瘦肌肉质量百分比 的方法。在本发明的另一个方面中，一种增加一名有需要的人类受试者的骨矿物质密度的 方法包括向该受试者施加直流电前庭刺激（GV巧。
[0044] 附图简要说明
[0045] 结合附图，将从本发明的一些优选实施例的W下详细描述更好地理解本发明，其 中类似数字对应于类似部分，并且其中：
[0046] 图1是一个示例性刺激器电路的一个示意图。
[0047]图2是具有一个增益控制组件的刺激器电路的一个替代实施例的一个意图。
[0048] 图3是刺激器装置的一个第二替代实施例的一个示意图。 W例图4A和4B说明由该装置产生的示例性波形。
[0050] 图5是一个不出一个不例性GVS电极放置的图。
[0051] 图6是一个说明左侧内耳的前庭系统的图。 阳05引图7是一个示出一名人类受试者的一个第一DXA扫描的结果的样品报告。
[0053] 图8是一个示出在一系列GVS刺激之后同一人类受试者的一个第二DXA扫描的结 果的样品报告。
[0054] 详细说明
[0055] 图1和2说明可用于进行本发明方法的GVS电路的一个可能的实施例。装置20 包括一个使用一个微控制器可为软件可编程的时变直流电流源。
[0056] 图1说明刺激装置20的一个实施例的基本组件，其包括一个基于运算放大器 ("op-amp")的恒定电流源。一个电压穿过头皮10通过电极4和6放置并且由运算放大 器12测量。在示例性实施例中，运算放大器12可为一个通用运算放大器，其一个实例是 LM741系列运算放大器，其广泛可商购。一个适当运算放大器的选择将在本领域普通技术人 员的水平内。如果从头皮10返回到运算放大器12的引脚2(反相输入端）的电压与在引 脚3 (同相输入端）处的参考电压+9V不同，那么运算放大器从+18V输入通过引脚7抽取 W增加引脚6处的电压输出的量，由此增加穿过头皮10的电流W维持一个恒定电流电平。 负荷电阻器16是250欧姆。电位计14的调节通过减少在引脚2处到运算放大器12中的 电压输入提供增益控制，因此控制流动穿过头皮的电流的量。在优选实施例中，通过一个或 多个电池（未图示）提供+9V和+18V输入，或可使用一种具有适当安全措施的常规DC转 换器。
[0057] 图2中的示意图向图1的基本刺激器电路20中添加控制组件。由一个ATtinyl3 微控制器24 (加利福尼亚州圣何塞爱特梅尔公司（AtmelCo巧oration,SanJose,CA))或 类似装置的脉宽调制（PWM)输出（MOSI(主输出/从属输入，引脚5)供电的晶体管22可用 W控制刺激器的增益。PWM使得晶体管将或多或少的进入运算放大器12(引脚2)的电压汲 取到地线，因此调节流动穿过头皮的电流的量。
[0058] 在一个优选实施例中，装置组件和任何外部接口将包围在具有适当用户控件32 W便按需要选择刺激参数的壳体30(图5中示出）内。应注意仅出于说明性目的示出一 个旋钮并且可使用其他类型的控件，包括开关、按钮、压力凸块、滑块、触摸屏或其他接口装 置。可被添加W扩展装置的机能的任选设计组件包括一个存储器存储装置，如一个存储卡 或电动可擦可编程只读存储器巧EPROM)，其将允许记录刺激的时间、持续时间W及强度。 运可通过编程微控制器24W经由装置壳体上