給大腦“充電”的經(jīng)顱電刺激技術(shù)正在研究界嶄露頭角

2020-06-18 16:24:43來源：科技日報(bào)

腦筋轉(zhuǎn)不動(dòng)?大腦累了怎么辦?能不能像給手機(jī)充電那樣給大腦充電?盡管這聽起來像是科幻小說里的奇談怪論，但認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)家卻正在一本正經(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。

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，單次刺激時(shí)間一般小于30分鐘。

我國科學(xué)家經(jīng)過研究論證了刺激前評估的必要性，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)化流程的制定，預(yù)防經(jīng)顱電刺激的濫用。這項(xiàng)研究論文近日作為封底內(nèi)頁故事發(fā)表在《先進(jìn)科學(xué)》上。

或以“隔山打牛”方式發(fā)揮效應(yīng)

記者查詢相關(guān)論文得知，經(jīng)顱電刺激是一種非侵入性神經(jīng)刺激技術(shù)，它通過電極將特定的低強(qiáng)度電流作用于特定腦區(qū)，達(dá)到調(diào)節(jié)大腦皮層神經(jīng)活動(dòng)的目的。研究表明，經(jīng)顱電刺激技術(shù)對于腦損傷的恢復(fù)、情緒調(diào)節(jié)、增強(qiáng)認(rèn)知能力等具有調(diào)控作用。

那么，經(jīng)顱電刺激究竟是如何發(fā)揮效應(yīng)的呢?

“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。早期的經(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)人們將電刺激作用于高級皮層區(qū)域時(shí)，這個(gè)假設(shè)時(shí)而成立，時(shí)而不成立，難以琢磨。”該論文的第一作者、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院副研究員楊立狀說。

隨著對大腦功能網(wǎng)絡(luò)的研究，人們意識到認(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)。因此，電刺激產(chǎn)生的效應(yīng)可能是通過“隔山打牛”的方式來實(shí)現(xiàn)的。

“我們之前的研究發(fā)現(xiàn)，電刺激降低成癮者對成癮物質(zhì)的渴求主要源于調(diào)節(jié)前額葉和海馬旁回之間的功能耦合?，F(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)。”楊立狀說。

電刺激效果似乎因人而異

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。

楊立狀等人的論文中這樣描述：“神經(jīng)刺激技術(shù)，尤其是經(jīng)顱直流電刺激，由于其潛在的臨床價(jià)值和低成本而變得非常流行。盡管經(jīng)顱直流電刺激易于操作，但要獲得一致的結(jié)果并非易事，因?yàn)樾Ч诓煌酥g都存在顯著差異。”

“我們招募了一組健康年輕人參與研究，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(TPJ)的激活不對稱性，同時(shí)采集了參與者在左側(cè)顳頂聯(lián)合刺激、右側(cè)顳頂聯(lián)合刺激和虛假刺激3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)果顯示，對于一些人而言，電刺激是“蜜糖”，會(huì)讓他們的任務(wù)成績顯著提高;而對于另一些人，電刺激則是“砒霜”，會(huì)降低他們的任務(wù)成績。

如果刺激效果僅僅是兩種：積極作用和沒有作用，那么這項(xiàng)技術(shù)還是安全的。可是如果刺激效應(yīng)還包含消極作用，甚至副作用，那么人們就該三思而后行了。

“然而，很多研究者并沒有重視這一問題。”楊立狀說，學(xué)術(shù)文獻(xiàn)中充斥著積極作用的證據(jù);大眾媒體也在推波助瀾，大肆渲染電刺激的作用;很多沒有研究資質(zhì)的公司，在銷售經(jīng)顱電刺激技術(shù)的相關(guān)治療方案;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DIY經(jīng)顱電刺激設(shè)備。

2014年，神經(jīng)科學(xué)權(quán)威期刊《神經(jīng)元》上刊登了一篇文章，呼吁研究界重視經(jīng)顱電刺激的潛在濫用和倫理風(fēng)險(xiǎn)。不論是研究者、商業(yè)機(jī)構(gòu)，還是個(gè)人，都應(yīng)認(rèn)識到：汝之蜜糖，或許是彼之砒霜，在使用新技術(shù)時(shí)，風(fēng)險(xiǎn)評估永遠(yuǎn)是首先要做的事情。

“我們認(rèn)為，刺激前篩查能夠事先評估個(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)。”楊立狀說。

標(biāo)簽：給大腦充電