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【背景知識】 自2010年以后，通過以tDCS為代表的無創腦刺激技術（non-invasive brain stimulation,NBS）對于學習能力提升的研究，逐漸成為該領域的熱點課題，研究方向主要集中在提高注意力、提高計算速度和準確率等方面。 除了tDCS技術外，還有經顱交流微電流（transcranial Alternating Current Stimulation，tACS）、經顱微電流刺激（Cranial electrotherapy stimulation，CES）等技術。他們的原理，都是通過向大腦傳遞微弱電流，從而進行神經調節，選擇性的影響運動、視覺、聽覺、感知功能以及記憶、學習等高級認知功能。
經顱交流微電流（tACS）設備 隨著技術的發展，目前已經可以做到將tDCS、tACS、CES的功能整合到一部儀器上，從而發揮各項技術的優勢。 【改善失眠焦慮】 由于學習壓力大，很多青少年經常失眠、并因此導致出現焦慮情緒，影響學習的同時，更影響身體健康；同時，很多成年人也因為工作、生活壓力，長期失眠，影響工作和學習。 臨床試驗發現，對于失眠，采用tDCS+CES聯合干預的方式，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至大腦，從而調節大腦神經遞質和應激激素的分泌，改善異常腦電波。在第四屆全國中醫睡眠醫學學術研討會上，原第四軍醫大學（現空軍軍醫大學）的專家就指出，這種聯合干預的方式有四大優勢，包括： 1、促使身體分泌能夠調節個體情緒與認知的神經介質； 2、影響和改善異常腦電波，使其回到正常的狀態，提高α波的功率； 3、降低應激素分泌； 4、迅速改善生理信號，調節情緒狀態。 他們的臨床試驗也驗證了這些觀點。通過對50位患有失眠癥的患者，采用每天60分鐘，連續10-12天的干預。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，睡眠質量明顯得到改善。 國外的一項雙盲對比試驗也發現，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，持續時間為4周，試驗組患者入睡時間縮短、睡眠總時長增加，且效果持久。 【提高學習能力】 學習是一種高級認知功能，涉及多項能力、需要多個腦區協調運作。目前這方面的研究，主要集中在提高課堂注意力、提高計算準確率和計算速度方面。 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（通常在64赫茲以內）影響大腦皮層振蕩活動，提升視覺、聽覺、感知覺的靈敏度。 研究發現tACS通過調節個體的腦波頻率，可以提升記憶能力，提高聽課效率。根據發表在《Behavioural Brain Research》上的一份對比研究，發現采用10Hz 和20Hz的干預方案，都提高了學生完成計算的速度，并且在20Hz的干預下，同時還提高了學生的記憶力。這表明通過調節學生α和β波頻率，學習有促進作用。 近年來，國內外多家科研機構進行的多項試驗，發現不同的干預方案，能取得不同的效果。如采用10Hz的干預方案，學生的創造力指數提升了7.4；采用4Hz的干預方案，可以誘發聽覺皮層的振蕩活動，提高聽覺；采用40Hz的干預方案，可以提高人的面孔識別能力，為改善情緒調節提供了依據。 下面是國內的一項試驗。 選取15名健康的學生（8男7女），分別進行alpha（α）、beta（β）、theta（θ）、sham干預，并以四則運算來檢查干預效果，結果如下圖所示。
上述結果表明，alpha頻率可以提高學生的反應能力，進而降低完成計算題所用時間；在更復雜的心理旋轉實驗中，該結果也得到了進一步的驗證。 關于tDCS和tACS的干預效果，也有相關研究。在采用標準心理旋轉實驗下，參與試驗的學生，反應時縮短、準確率提升、推理能力增強。不過tDCS在反應時、同步指數、相關系數、有效連接等方面，略強于tACS組（如下圖所示）
【研究結論】 綜上所示，以tDCS為代表的神經調控技術，可以有效改善失眠焦慮、提升注意力、縮短計算用時并提升準確率，同時tDCS技術與CES、tACS相結合，可以取得1+1＞2的效果。 【參考文獻】 劉曄. 基于心理旋轉認知加工過程的經顱交流電刺激效應研究[D]. 河北工業大學. 石靜. tACS與tDCS對心理旋轉認知任務影響的研究[D]. 河北工業大學, 2017. |
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