用电流有节奏地刺激大脑可增强认知功能

作者：Shrey Grover, The Conversation

Rhythmically stimulating the brain with electrical currents could boost cognitive function

经颅交变电流刺激是指在人的头皮上放置一个电极。图片来源：J.M. Eddins Jr/U.S. Air Force via Flickr, CC BY-NC

几十年来，像我这样的心理学和神经科学研究人员一直非常关注如何提高人的智力。从提高空中交通管理等高风险环境中的注意力，到恢复痴呆症患者的记忆力，改善认知功能的能力可以产生深远的影响。新的研究表明，脑刺激可以帮助实现增强心理功能的目标。

在波士顿大学的莱因哈特实验室，我和同事们一直在研究一种新兴的脑刺激技术--经颅交变电流刺激（tACS）--对患者和健康人不同智力功能的影响。

在这一过程中，人们会戴上一个嵌有电极的弹性帽，向头皮输送以特定频率振荡的微弱电流。通过对特定脑区施加这些受控电流，可以有节奏地点拨神经元，从而改变大脑活动。

为什么神经元有节奏地发射会有益处？研究表明，当脑细胞协调其发射节奏时，就能有效地进行交流。重要的是，这些有节奏的大脑活动模式在神经精神疾病期间会出现明显异常。tACS 的目的是通过外部诱导有节律的大脑活动，从而促进健康的心理功能，尤其是在大脑可能无法自行产生这些节律的情况下。

另一种经颅电刺激，即 tDCS，是将电流直接作用于大脑。

然而，tACS 是一种相对较新的技术，其工作原理尚不清楚。它是否能加强或恢复大脑节律，从而改变智力功能，一直是脑刺激领域争论不休的话题。虽然一些研究发现了使用 tACS 改变大脑活动和智力功能的证据，但另一些研究表明，通常用于人的电流可能太弱，无法产生直接效果。

当面对科学文献中相互矛盾的数据时，进行一种称为荟萃分析的研究可能会有所帮助，它可以量化多项研究中证据的一致性。之前在 2016 年进行的一项荟萃分析发现，使用 tACS 改变心理功能的证据很有希望。然而，自那时以来，研究的数量增加了一倍多。tACS 技术的设计也变得越来越复杂。

我们的研究现已发表在《科学-转化医学》（Science Translational Medicine）杂志上，在这项研究中，我们对使用 tACS 改变心理功能的研究进行了一项新的荟萃分析。据我们所知，这项工作是迄今为止有关这一主题的规模最大、最全面的荟萃分析，其中包括 100 多项已发表的研究，总计有 2800 多名人类参与者。

在对所有研究中的 300 多项精神功能测量结果进行汇总后，我们观察到 tACS 对精神功能的改善是一致且立竿见影的。当我们检查特定的认知功能（如记忆和注意力）时，我们发现 tACS 对执行功能（即面对新的、令人惊讶或相互冲突的信息时的适应能力）的改善最为显著。

我们还观察到，注意力和长短期记忆信息的能力都有所提高。这些结果表明，至少在短期内，tACS 可以特别改善特定类型的心理功能。

为了研究 tACS 对那些特别容易受心理功能变化影响的人群的有效性，我们研究了包括老年人和神经精神疾病患者在内的研究数据。在这两种人群中，我们都观察到了使用 tACS 改善认知功能的可靠证据。

有趣的是，我们还发现，一种特殊类型的 tACS 可以同时针对两个大脑区域，并操纵它们之间的交流方式，从而增强或减弱认知功能。这种对心理功能的双向影响在临床上可能特别有用。例如，一些精神疾病（如抑郁症）可能会导致奖赏处理能力下降，而另一些疾病（如躁郁症）则可能会导致奖赏处理系统高度活跃。如果 tACS 可以在这两个方向上改变心理功能，研究人员或许就能开发出灵活而有针对性的设计，以满足特定的临床需求。

tACS 领域的发展使研究人员更接近于能够以一种无需药物治疗的非侵入性方式安全地增强心理功能。目前的文献统计证据表明，tACS 具有广阔的前景，改进其设计可以帮助它在心理功能方面产生更强、更持久的变化。

(责任编辑：泉水)

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