【背景知識】
自2010年以后，通過以tDCS為代表的無創(chuàng)腦刺激技術(shù)(non-invasive brain stimulation,NBS)對于學(xué)習(xí)能力提升的研究，逐漸成為該領(lǐng)域的熱點(diǎn)課題，研究方向主要集中在提高注意力、提高計(jì)算速度和準(zhǔn)確率等方面。
除了tDCS技術(shù)外，還有經(jīng)顱交流微電流(transcranial Alternating Current Stimulation，tACS)、經(jīng)顱微電流刺激(Cranial electrotherapy stimulation，CES)等技術(shù)。他們的原理，都是通過向大腦傳遞微弱電流，從而進(jìn)行神經(jīng)調(diào)節(jié)，選擇性的影響運(yùn)動、視覺、聽覺、感知功能以及記憶、學(xué)習(xí)等高級認(rèn)知功能。
經(jīng)顱交流微電流(tACS)設(shè)備
隨著技術(shù)的發(fā)展，目前已經(jīng)可以做到將tDCS、tACS、CES的功能整合到一部儀器上，從而發(fā)揮各項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)勢。
【改善失眠焦慮】
由于學(xué)習(xí)壓力大，很多青少年經(jīng)常失眠、并因此導(dǎo)致出現(xiàn)焦慮情緒，影響學(xué)習(xí)的同時，更影響身體健康;同時，很多成年人也因?yàn)楣ぷ?、生活壓力，長期失眠，影響工作和學(xué)習(xí)。
臨床試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，對于失眠，采用tDCS+CES聯(lián)合干預(yù)的方式，效果顯著。它通過將電極置于耳垂，電流大小約1～ 500μA，頻率一般為0.5～100Hz，通過將特定波形傳導(dǎo)至大腦，從而調(diào)節(jié)大腦神經(jīng)遞質(zhì)和應(yīng)激激素的分泌，改善異常腦電波。在第四屆全國中醫(yī)睡眠醫(yī)學(xué)學(xué)術(shù)研討會上，原第四軍醫(yī)大學(xué)(現(xiàn)空軍軍醫(yī)大學(xué))的專家就指出，這種聯(lián)合干預(yù)的方式有四大優(yōu)勢，包括：
1、促使身體分泌能夠調(diào)節(jié)個體情緒與認(rèn)知的神經(jīng)介質(zhì);
2、影響和改善異常腦電波，使其回到正常的狀態(tài)，提高α波的功率;
3、降低應(yīng)激素分泌;
4、迅速改善生理信號，調(diào)節(jié)情緒狀態(tài)。
他們的臨床試驗(yàn)也驗(yàn)證了這些觀點(diǎn)。通過對50位患有失眠癥的患者，采用每天60分鐘，連續(xù)10-12天的干預(yù)。治療前，入睡困難患者的入睡前所需時間大于30分鐘， 平均睡眠時間 3-5小時;治療后，入睡所需時間縮短到小于30分鐘，平均睡眠時間大于6.5小時，睡眠質(zhì)量明顯得到改善。
國外的一項(xiàng)雙盲對比試驗(yàn)也發(fā)現(xiàn)，采用0.05Hz，100μA的方案(對照組采取電流淡入淡出)，受試者每天接受60分鐘治療，持續(xù)時間為4周，試驗(yàn)組患者入睡時間縮短、睡眠總時長增加，且效果持久。
【提高學(xué)習(xí)能力】
學(xué)習(xí)是一種高級認(rèn)知功能，涉及多項(xiàng)能力、需要多個腦區(qū)協(xié)調(diào)運(yùn)作。目前這方面的研究，主要集中在提高課堂注意力、提高計(jì)算準(zhǔn)確率和計(jì)算速度方面。
與tDCS采用0.5-2mA的直流電不同，tACS采用的是正弦波交流電(一般是0~500μA)其頻率可調(diào)(通常在64赫茲以內(nèi))影響大腦皮層振蕩活動，提升視覺、聽覺、感知覺的靈敏度。
研究發(fā)現(xiàn)tACS通過調(diào)節(jié)個體的腦波頻率，可以提升記憶能力，提高聽課效率。根據(jù)發(fā)表在《Behavioural Brain Research》上的一份對比研究，發(fā)現(xiàn)采用10Hz 和20Hz的干預(yù)方案，都提高了學(xué)生完成計(jì)算的速度，并且在20Hz的干預(yù)下，同時還提高了學(xué)生的記憶力。這表明通過調(diào)節(jié)學(xué)生α和β波頻率，學(xué)習(xí)有促進(jìn)作用。
近年來，國內(nèi)外多家科研機(jī)構(gòu)進(jìn)行的多項(xiàng)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)不同的干預(yù)方案，能取得不同的效果。如采用10Hz的干預(yù)方案，學(xué)生的創(chuàng)造力指數(shù)提升了7.4%;采用4Hz的干預(yù)方案，可以誘發(fā)聽覺皮層的振蕩活動，提高聽覺;采用40Hz的干預(yù)方案，可以提高人的面孔識別能力，為改善情緒調(diào)節(jié)提供了依據(jù)。
下面是國內(nèi)的一項(xiàng)試驗(yàn)。
選取15名健康的學(xué)生(8男7女)，分別進(jìn)行alpha(α)、beta(β)、theta(θ)、sham干預(yù)，并以四則運(yùn)算來檢查干預(yù)效果，結(jié)果如下圖所示。
上述結(jié)果表明，alpha頻率可以提高學(xué)生的反應(yīng)能力，進(jìn)而降低完成計(jì)算題所用時間;在更復(fù)雜的心理旋轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)中，該結(jié)果也得到了進(jìn)一步的驗(yàn)證。
關(guān)于tDCS和tACS的干預(yù)效果，也有相關(guān)研究。在采用標(biāo)準(zhǔn)心理旋轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)下，參與試驗(yàn)的學(xué)生，反應(yīng)時縮短、準(zhǔn)確率提升、推理能力增強(qiáng)。不過tDCS在反應(yīng)時、同步指數(shù)、相關(guān)系數(shù)、有效連接等方面，略強(qiáng)于tACS組(如下圖所示)
【研究結(jié)論】
綜上所示，以tDCS為代表的神經(jīng)調(diào)控技術(shù)，可以有效改善失眠焦慮、提升注意力、縮短計(jì)算用時并提升準(zhǔn)確率，同時tDCS技術(shù)與CES、tACS相結(jié)合，可以取得1+1>2的效果。
【參考文獻(xiàn)】
劉曄. 基于心理旋轉(zhuǎn)認(rèn)知加工過程的經(jīng)顱交流電刺激效應(yīng)研究[D]. 河北工業(yè)大學(xué).
石靜. tACS與tDCS對心理旋轉(zhuǎn)認(rèn)知任務(wù)影響的研究[D]. 河北工業(yè)大學(xué), 2017.
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