用电流有节奏地刺激大脑可以增强认知功能

几十年来，像我这样的心理学和神经科学研究人员对如何提高一个人的心理能力一直非常感兴趣。从提高空中交通管理等高风险环境中的注意力，到恢复痴呆患者的记忆力，改善认知功能的能力可能会产生深远的影响。新的研究表明，大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，我和我的同事一直在研究一种新兴的脑刺激技术——经颅交流电刺激，或tACS——对患者和健康人不同心理功能的影响。

在此过程中，人们戴着嵌入有电极的弹性帽，该电极将微弱的电流以特定频率振荡到头皮。通过将这些受控电流应用于特定的大脑区域，可以通过推动神经元有节奏地放电来改变大脑活动。

为什么有节奏地放电神经元是有益的?研究表明，当脑细胞协调发射节奏时，它们会有效地进行沟通。至关重要的是，这些大脑活动的节律模式在神经精神疾病期间显示出明显的异常。tACS的目的是从外部诱导有节奏的大脑活动，促进健康的心理功能，特别是当大脑可能无法自行产生这些节律时。

然而，tACS是一项相对较新的技术，其工作原理尚不清楚。它是否可以加强或恢复大脑节律来改变心理功能，一直是脑刺激领域争论不休的话题。虽然一些研究发现了tACS改变大脑活动和心理功能的证据，但其他研究表明，通常用于人的电流可能太弱而无法产生直接影响。

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，该研究量化了几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了使用tACS改变心理功能的有希望的证据。然而，自那时以来，研究数量增加了一倍多。tACS技术的设计也变得越来越复杂。

对于我们的研究，现在发表在科学转化医学上，我们开始对使用tACS改变心理功能的研究进行新的荟萃分析。据我们所知，这项工作是迄今为止关于该主题的最大，最全面的荟萃分析，包括100多项已发表的研究，共有2，800多名人类参与者。

在所有研究中汇编了300多项心理功能测量后，我们观察到tACS对心理功能的持续和立即改善。当我们检查特定的认知功能，如记忆和注意力时，我们观察到tACS在执行功能方面产生了最强的改善，或者在面对新的，令人惊讶或相互矛盾的信息时适应的能力。

我们还观察到短期和长期注意力和记忆信息的能力有所提高。总之，这些结果表明，tACS可以特别改善特定类型的心理功能，至少在短期内是这样。

为了检查tACS对那些特别容易受到心理功能变化影响的人的有效性，我们检查了包括老年人和神经精神疾病患者的研究数据。在这两个人群中，我们观察到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如何相互交流，可以增强或减少认知功能。这种对心理功能的双向影响在临床上可能特别有用。例如，抑郁症等一些精神疾病可能涉及处理奖励的能力降低，而双相情感障碍等其他疾病可能涉及高度活跃的奖励处理系统。如果tACS可以在任一方向上改变心理功能，研究人员可能能够开发出灵活和有针对性的设计，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不需要药物治疗的非侵入性方式安全地增强精神功能。目前文献中的统计证据表明，tACS是有希望的，改进其设计可以帮助它产生更强大，更持久的心理功能变化。

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