【背景知識】
自2010年以后，通過以tDCS為代表的無創(chuàng)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(jīng)顱交流微電流(transcranial Alternating Current Stimulation，tACS)、經(jīng)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(jīng)調(diào)節(jié)，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(jīng)顱交流微電流(tACS)設備
隨著技術的發(fā)展，目前已經(jīng)可以做到將tDCS、tACS、CES的功能整合到一部儀器上，從而發(fā)揮各項技術的優(yōu)勢。
【改善失眠焦慮】
由于學習壓力大，很多青少年經(jīng)常失眠、并因此導致出現(xiàn)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(fā)現(xiàn)，對于失眠，采用tDCS+CES聯(lián)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(diào)節(jié)大腦神經(jīng)遞質(zhì)和應激激素的分泌，改善異常腦電波。在第四屆全國中醫(yī)睡眠醫(yī)學學術研討會上，原第四軍醫(yī)大學(現(xiàn)空軍軍醫(yī)大學)的專家就指出，這種聯(lián)合干預的方式有四大優(yōu)勢，包括：
1、促使身體分泌能夠調(diào)節(jié)個體情緒與認知的神經(jīng)介質(zhì);
2、影響和改善異常腦電波，使其回到正常的狀態(tài)，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(diào)節(jié)情緒狀態(tài)。
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(xù)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(zhì)量明顯得到改善。
國外的一項雙盲對比試驗也發(fā)現(xiàn)，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(xù)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(qū)協(xié)調(diào)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(diào)(通常在64赫茲以內(nèi))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(fā)現(xiàn)tACS通過調(diào)節(jié)個體的腦波頻率，可以提升記憶能力，提高聽課效率。根據(jù)發(fā)表在《Behavioural Brain Research》上的一份對比研究，發(fā)現(xiàn)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(diào)節(jié)學生α和β波頻率，學習有促進作用。
近年來，國內(nèi)外多家科研機構進行的多項試驗，發(fā)現(xiàn)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(chuàng)造力指數(shù)提升了7.4%;采用4Hz的干預方案，可以誘發(fā)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(diào)節(jié)提供了依據(jù)。
下面是國內(nèi)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(shù)、相關系數(shù)、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(jīng)調(diào)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(zhuǎn)認知加工過程的經(jīng)顱交流電刺激效應研究[D]. 河北工業(yè)大學.
石靜. tACS與tDCS對心理旋轉(zhuǎn)認知任務影響的研究[D]. 河北工業(yè)大學, 2017.
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