中國科學家研究證明：大腦接受電刺激效果因人而異

大腦累了怎麼辦？能不能像手機那樣充電？這聽起來像是異想天開，但認知神經科學卻正在一本正經地探討這個想法的可行性，給大腦“充電”的經顱電刺激技術正在研究界嶄露頭角。我國科學家經過研究證明，經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、交流或者隨機強度的電刺激，最大電流強度通常在1~2毫安之間，單次刺激時間一般小於30分鐘。

這項研究發表在2020年第4期的美國期刊《先進科學》雜誌。該論文論證了刺激前評估的必要性，建立了一個易於使用的刺激前篩查流程，有助於推進經顱電刺激標準化流程的指定，預防經顱電刺激的濫用。該項工作由中科院合肥研究院健康與醫學技術所李海、王宏志課題組和中國科學技術大學生命和醫學學部張效初課題組合作完成。

“隔山打牛”實現電刺激效應

過去十幾年間，經顱電刺激調節注意、記憶、語言和創造力的積極證據層出不窮，也有大量研究提示該技術對於神經及精神疾病症狀的緩解作用。看起來，人們似乎很快就要考慮為大腦購買“電池”了。

“事情可沒有那麼簡單。”該論文的第一作者、中國科學技術大學生命科學學院楊立狀副研究員介紹説。經顱電刺激技術在發展之初有一些簡單粗暴的假設。“比如，正極刺激會引起電極下皮層興奮性的提高，提升相應的認知功能，而負極刺激會引起電極下皮層興奮性的減弱，降低相應的認知功能。”早期的經顱電刺激研究通常聚焦運動皮層和運動功能，研究結果基本支持這個假設。然而，當人們運用經顱電刺激來研究高級皮層區域時，這個假設時而應驗，時而反轉。

“我們的早期研究就發現，改變電流方向根本不會影響電刺激效果。”楊立狀説。

隨着對大腦功能網絡的研究，人們意識到認知功能依賴於神經網絡的協同，而非局部的神經核團。因此，電刺激效應可能是通過“隔山打牛”的方式來實現的。“我們之前的研究就支持這一觀點：電刺激降低成癮患者渴求的效果主要源於前額葉和海馬旁回之間的功能耦合被調節。”楊立狀説，現在，領域內大多數研究者已經開始拋棄簡單粗暴的皮層局部興奮性改變假設，擁抱電刺激效應的網絡機制假設。

效果因人而異

“更麻煩的事情是，電刺激效果似乎因人而異。”楊立狀説。近年來，越來越多的研究發現經顱電刺激效應存在巨大的個體差異。如果刺激效應僅僅是兩種：積極作用和沒有作用，那麼這項技術是安全的，沒有效應的情況就權當安慰劑吧。“可是，如果刺激效應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，那麼人們就該三思而後行了。”

然而，很多研究者並沒有直面這一倫理問題。科學出版界對於陰性結果的排斥也導致學術文獻中充斥着積極作用的證據，很多沒有研究資質的公司和個人在製作、銷售和宣傳經顱電刺激。人們甚至可以在網上找到專門的網站，學習如何動手製作經顱電刺激設備。

基於神經影像的刺激前篩查十分必要

“我們認為刺激前篩查能夠事先評估個體是否適合接受經顱電刺激，是經顱電刺激應用標準化的必要一環。”據楊立狀介紹，為了證明這一設想的必要性和可行性，課題組研究了針對顳頂聯合處的經顱電刺激效應。“這一部位位於顳葉、頂葉和枕頁的交界處，與人的社會認知功能息息相關。”多項研究表明，利用無創神經調控技術刺激該處右側能夠增強社會認知功能，有望實現對神經及精神性疾病的物理治療。

“我們招募了一組健康年輕成人蔘與了我們的研究，採用功能核磁共振影像計算他們的大腦功能偏側化，即大腦在社會認知活動中左右側顳頂聯合處的激活不對稱性，同時採集了參與人在左側刺激、右側刺激和虛假刺激三種條件下的社會認知功能任務成績。”楊立狀説，研究結果揭示了涇渭分明的兩類人：認知增強者和認知妨礙者。對於認知增強者而言，電刺激是“蜜糖”，會讓他們的任務成績顯著提高；而對於認知妨礙者而言，電刺激是“砒霜”，會降低他們的任務成績。這個結果證明每個個體差異很大，大多數人不適合接受電刺激。

“採用統計學習方法，我們證明了偏側化指標和社交恐懼程度對於刺激敏感性的獨立預測作用。”楊立狀説，被試者在社會認知任務中右腦優勢越弱，社交恐懼程度越高，就越有可能在電刺激干預中獲益。深入分析發現背內側額葉和雙側顳頂聯合處間的功能耦合能夠解釋偏側化和刺激敏感性之間的關聯。這再一次提示電刺激效應的網絡機制。“目前，我們的團隊正在進一步闡釋顳頂聯合處電刺激效應的神經網絡機制。”