给大脑“充电”的经颅电刺激技术正在研究界崭露头角

来源:科技日报时间:2020-06-18 16:22:32

脑筋转不动?大脑累了怎么办?能不能像给手机充电那样给大脑充电?尽管这听起来像是科幻小说里的奇谈怪论,但认知神经科学家却正在一本正经地探讨这个想法的可行性——给大脑“充电”的经颅电刺激技术正在研究界崭露头角。

经颅电刺激通过外置电源和放置在头皮表面的电极,可以对人脑施加微弱的直流、交流或者随机强度的电刺激,最大电流强度通常在1—2毫安,单次刺激时间一般小于30分钟。

我国科学家经过研究论证了刺激前评估的必要性,建立了一个易于使用的刺激前筛查流程,有助于推进经颅电刺激标准化流程的制定,预防经颅电刺激的滥用。这项研究论文近日作为封底内页故事发表在《先进科学》上。

或以“隔山打牛”方式发挥效应

记者查询相关论文得知,经颅电刺激是一种非侵入性神经刺激技术,它通过电极将特定的低强度电流作用于特定脑区,达到调节大脑皮层神经活动的目的。研究表明,经颅电刺激技术对于脑损伤的恢复、情绪调节、增强认知能力等具有调控作用。

那么,经颅电刺激究竟是如何发挥效应的呢?

“经颅电刺激技术在发展之初有一些简单粗暴的假设。比如,正极刺激会引起电极下皮层兴奋性的提高,提升相应的认知功能,而负极刺激会引起电极下皮层兴奋性的减弱,降低相应的认知功能。早期的经颅电刺激研究通常聚焦运动皮层和运动功能,研究结果基本支持这个假设。然而,当人们将电刺激作用于高级皮层区域时,这个假设时而成立,时而不成立,难以琢磨。”该论文的第一作者、中国科学技术大学生命科学学院副研究员杨立状说。

随着对大脑功能网络的研究,人们意识到认知功能依赖于神经网络的协同,而非局部的神经。因此,电刺激产生的效应可能是通过“隔山打牛”的方式来实现的。

“我们之前的研究发现,电刺激降低成瘾者对成瘾物质的渴求主要源于调节前额叶和海马旁回之间的功能耦合。现在,领域内大多数研究者已经开始抛弃简单粗暴的皮层局部兴奋性改变假设,拥抱电刺激效应的网络机制假设。”杨立状说。

电刺激效果似乎因人而异

近年来,越来越多的研究发现,经颅电刺激效应存在巨大的个体差异。

杨立状等人的论文中这样描述:“神经刺激技术,尤其是经颅直流电刺激,由于其潜在的临床价值和低成本而变得非常流行。尽管经颅直流电刺激易于操作,但要获得一致的结果并非易事,因为效果在不同人之间都存在显著差异。”

“我们招募了一组健康年轻人参与研究,采用功能核磁共振影像计算他们的大脑功能偏侧化,即大脑在社会认知活动中左右侧颞顶联合(TPJ)的激活不对称性,同时采集了参与者在左侧颞顶联合刺激、右侧颞顶联合刺激和虚假刺激3种条件下的社会认知功能任务成绩。”杨立状说。

研究结果显示,对于一些人而言,电刺激是“蜜糖”,会让他们的任务成绩显著提高;而对于另一些人,电刺激则是“砒霜”,会降低他们的任务成绩。

如果刺激效果仅仅是两种:积极作用和没有作用,那么这项技术还是安全的。可是如果刺激效应还包含消极作用,甚至副作用,那么人们就该三思而后行了。

“然而,很多研究者并没有重视这一问题。”杨立状说,学术文献中充斥着积极作用的证据;大众媒体也在推波助澜,大肆渲染电刺激的作用;很多没有研究资质的公司,在销售经颅电刺激技术的相关治疗方案;人们甚至可以在网上找到专门的网站,学习如何动手DIY经颅电刺激设备。

2014年,神经科学权威期刊 《神经元》上刊登了一篇文章,呼吁研究界重视经颅电刺激的潜在滥用和伦理风险。不论是研究者、商业机构,还是个人,都应认识到:汝之蜜糖,或许是彼之砒霜,在使用新技术时,风险评估永远是首先要做的事情。

“我们认为,刺激前筛查能够事先评估个体是否适合接受经颅电刺激,是经颅电刺激应用标准化的必要一环。”杨立状说。(记者 马爱平)

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