大腦累了怎么辦？能不能像手機(jī)那樣充電？這聽起來像是異想天開，但認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)卻正在一本正經(jīng)地探討這個(gè)想法的可行性，給大腦“充電”的經(jīng)顱電刺激技術(shù)正在研究界嶄露頭角。我國科學(xué)家經(jīng)過研究證明，經(jīng)顱電刺激通過外置電源和放置在頭皮表面的電極，可以對(duì)人腦施加微弱的直流、交流或者隨機(jī)強(qiáng)度的電刺激，最大電流強(qiáng)度通常在1~2毫安之間，單次刺激時(shí)間一般小于30分鐘。

這項(xiàng)研究發(fā)表在2020年第4期的美國期刊《先進(jìn)科學(xué)》雜志。該論文論證了刺激前評(píng)估的必要性，建立了一個(gè)易于使用的刺激前篩查流程，有助于推進(jìn)經(jīng)顱電刺激標(biāo)準(zhǔn)化流程的指定，預(yù)防經(jīng)顱電刺激的濫用。該項(xiàng)工作由中科院合肥研究院健康與醫(yī)學(xué)技術(shù)所李海、王宏志課題組和中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)生命和醫(yī)學(xué)學(xué)部張效初課題組合作完成。

“隔山打?！睂?shí)現(xiàn)電刺激效應(yīng)

過去十幾年間，經(jīng)顱電刺激調(diào)節(jié)注意、記憶、語言和創(chuàng)造力的積極證據(jù)層出不窮，也有大量研究提示該技術(shù)對(duì)于神經(jīng)及精神疾病癥狀的緩解作用。看起來，人們似乎很快就要考慮為大腦購買“電池”了。

“事情可沒有那么簡單?！痹撜撐牡牡谝蛔髡摺⒅袊茖W(xué)技術(shù)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院楊立狀副研究員介紹說。經(jīng)顱電刺激技術(shù)在發(fā)展之初有一些簡單粗暴的假設(shè)。“比如，正極刺激會(huì)引起電極下皮層興奮性的提高，提升相應(yīng)的認(rèn)知功能，而負(fù)極刺激會(huì)引起電極下皮層興奮性的減弱，降低相應(yīng)的認(rèn)知功能?！痹缙诘慕?jīng)顱電刺激研究通常聚焦運(yùn)動(dòng)皮層和運(yùn)動(dòng)功能，研究結(jié)果基本支持這個(gè)假設(shè)。然而，當(dāng)人們運(yùn)用經(jīng)顱電刺激來研究高級(jí)皮層區(qū)域時(shí)，這個(gè)假設(shè)時(shí)而應(yīng)驗(yàn)，時(shí)而反轉(zhuǎn)。

“我們的早期研究就發(fā)現(xiàn)，改變電流方向根本不會(huì)影響電刺激效果?！睏盍钫f。

隨著對(duì)大腦功能網(wǎng)絡(luò)的研究，人們意識(shí)到認(rèn)知功能依賴于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同，而非局部的神經(jīng)核團(tuán)。因此，電刺激效應(yīng)可能是通過“隔山打?！钡姆绞絹韺?shí)現(xiàn)的?！拔覀冎暗难芯烤椭С诌@一觀點(diǎn)：電刺激降低成癮患者渴求的效果主要源于前額葉和海馬旁回之間的功能耦合被調(diào)節(jié)?！睏盍钫f，現(xiàn)在，領(lǐng)域內(nèi)大多數(shù)研究者已經(jīng)開始拋棄簡單粗暴的皮層局部興奮性改變假設(shè)，擁抱電刺激效應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)機(jī)制假設(shè)。

效果因人而異

“更麻煩的事情是，電刺激效果似乎因人而異。”楊立狀說。近年來，越來越多的研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)顱電刺激效應(yīng)存在巨大的個(gè)體差異。如果刺激效應(yīng)僅僅是兩種：積極作用和沒有作用，那么這項(xiàng)技術(shù)是安全的，沒有效應(yīng)的情況就權(quán)當(dāng)安慰劑吧?！翱墒?，如果刺激效應(yīng)不僅僅包含積極作用、沒有作用，還包含消極作用，甚至副作用，那么人們就該三思而后行了?！?/p>

然而，很多研究者并沒有直面這一倫理問題?？茖W(xué)出版界對(duì)于陰性結(jié)果的排斥也導(dǎo)致學(xué)術(shù)文獻(xiàn)中充斥著積極作用的證據(jù)，很多沒有研究資質(zhì)的公司和個(gè)人在制作、銷售和宣傳經(jīng)顱電刺激。人們甚至可以在網(wǎng)上找到專門的網(wǎng)站，學(xué)習(xí)如何動(dòng)手制作經(jīng)顱電刺激設(shè)備。

基于神經(jīng)影像的刺激前篩查十分必要

“我們認(rèn)為刺激前篩查能夠事先評(píng)估個(gè)體是否適合接受經(jīng)顱電刺激，是經(jīng)顱電刺激應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)化的必要一環(huán)?！睋?jù)楊立狀介紹，為了證明這一設(shè)想的必要性和可行性，課題組研究了針對(duì)顳頂聯(lián)合處的經(jīng)顱電刺激效應(yīng)?！斑@一部位位于顳葉、頂葉和枕頁的交界處，與人的社會(huì)認(rèn)知功能息息相關(guān)?！倍囗?xiàng)研究表明，利用無創(chuàng)神經(jīng)調(diào)控技術(shù)刺激該處右側(cè)能夠增強(qiáng)社會(huì)認(rèn)知功能，有望實(shí)現(xiàn)對(duì)神經(jīng)及精神性疾病的物理治療。

“我們招募了一組健康年輕成人參與了我們的研究，采用功能核磁共振影像計(jì)算他們的大腦功能偏側(cè)化，即大腦在社會(huì)認(rèn)知活動(dòng)中左右側(cè)顳頂聯(lián)合處的激活不對(duì)稱性，同時(shí)采集了參與人在左側(cè)刺激、右側(cè)刺激和虛假刺激三種條件下的社會(huì)認(rèn)知功能任務(wù)成績。”楊立狀說，研究結(jié)果揭示了涇渭分明的兩類人：認(rèn)知增強(qiáng)者和認(rèn)知妨礙者。對(duì)于認(rèn)知增強(qiáng)者而言，電刺激是“蜜糖”，會(huì)讓他們的任務(wù)成績顯著提高；而對(duì)于認(rèn)知妨礙者而言，電刺激是“砒霜”，會(huì)降低他們的任務(wù)成績。這個(gè)結(jié)果證明每個(gè)個(gè)體差異很大，大多數(shù)人不適合接受電刺激。

“采用統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)方法，我們證明了偏側(cè)化指標(biāo)和社交恐懼程度對(duì)于刺激敏感性的獨(dú)立預(yù)測作用。”楊立狀說，被試者在社會(huì)認(rèn)知任務(wù)中右腦優(yōu)勢越弱，社交恐懼程度越高，就越有可能在電刺激干預(yù)中獲益。深入分析發(fā)現(xiàn)背內(nèi)側(cè)額葉和雙側(cè)顳頂聯(lián)合處間的功能耦合能夠解釋偏側(cè)化和刺激敏感性之間的關(guān)聯(lián)。這再一次提示電刺激效應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)機(jī)制?！澳壳?，我們的團(tuán)隊(duì)正在進(jìn)一步闡釋顳頂聯(lián)合處電刺激效應(yīng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)機(jī)制?！?nbsp;   記者 常河