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直流电通过大脑能治疗精神疾病?智商会降低

使用微弱的电流来增强脑力或者治疗疾病在科学家和喜欢自己动手做的人中变得越来越流行,然而美国北卡罗来纳大学医学院的一项最新研究展示了对脑部使用电刺激最常见的方式对智力分数会产生统计学上显著的有害效应。发表在期刊《行为大脑研究》上的这项研究显示,经颅直流电刺激(tDCS)对认知提高所产生的效应各有利弊。


“如果我们可以使用tDCS来提高认知能力,那就太棒了,因为这意味着我们或可以用这一方法来治疗精神疾病的认识损伤,” 研究高级作者、精神病学、细胞生物学和生理学、生物医学工程和神经学助理教授弗拉维奥•弗罗利希(Flavio Frohlich)这样说道。“因此对大多数人来说,这项研究结果是个坏消息。然而,它也不是没有道理的。这意味着从认知角度看,大脑能够进行的某些最复杂的事不可能仅因持续的电击就发生改变。”


然而,弗罗利希表示使用较为罕见的交流电刺激,也就是所谓的tACS,或可能是更好的方法,目前他正在调查这一方法。今年早期,弗罗利希的实验室发现tACS可以极大的增强创造力,很可能是因为他以大脑的阿尔法振荡为目标,后者被认为与创造性思维有关。


相比之下,tDCS并不是以这些脑波为目标——它们代表了整个大脑区域通信的神经模式——而是以大脑结构为目标,例如特定的皮质区域。tDCS方法兴起于2000年,当时德国科学家发表了一篇文章展示tDCS可以改变运动皮质里神经元的应激性,运动皮质是控制自愿性身体运动的大脑区域。自那时起,有关tDCS的研究如雨后春笋般涌出,目的是为了让神经元更活跃或者不活跃从而改变一系列大脑功能,例如工作记忆和认知锐度,以及一些疾病,例如抑郁症和老年痴呆症。


但是弗罗利希认为其中有些研究设计的并不科学,有些研究并不是双盲测试或者没有合适的使用安慰剂对照。其他研究则样本非常少,不到十人。一项对大量tDCS研究的汇总分析显示tDCS并不是提高认知或者大脑相关的健康问题的神奇药片。


“除了刺激运动皮质——它对中风康复具有令人兴奋的启示意义——我认为tDCS这一方法的优劣还有待商榷。” 弗罗利希解释道。他是北卡罗来纳大学神经科学中心的一员。


在这项最新研究里,弗罗利希带领的研究小组——包括文章第一作者、研究生克里斯汀•塞勒斯(Kristin Sellers)——征募了40名健康成年人,每人都参与了WAIS-IV 智力测试,这是最常见也是被完好证实的IQ测试,它包含对语言理解能力、感知推理、工作记忆和处理速度的测试。


一周后,弗罗利希的研究小组将被试者分为两组。每一组里的每一名被试者位于额皮质上方的头皮都被安放电极。文章合作作者、杜克大学的安吉尔•彼得切夫(Angel Peterchev)博士创造了成像模拟以确保弗罗利希的研究小组标靶的是以与之前tDCS研究相同的皮质部分。


然后,安慰剂组则会接受假的刺激——这只是短暂的电流,它导致被试者认为他们接受的是完整的tDCS。其它被试者则接受了20分钟的tDCS。接着所有的被试者重新参与了IQ测试。弗罗利希预计由于这种实用效应,如果不是所有人,那么至少大多数人的IQ分数应该有所提高,但是tDCS并没有显著的提高IQ分数。


弗罗利希小组发现所有IQ分数的确有所提高。然而令人惊讶的是,平均来说,没有接受tDCS的被试者IQ分数增加了10分,而接受了tDCS的被试者的IQ分数只增加了6分。


当弗罗利希和同事分析测试分数时,他们发现两组被试者在四大类主要的认知测试中,有三类测试的分数都非常相似。接受了tDCS的被试者的感知推理分数相对更低。感知推理测试了流动智力(fluid intelligence),后者被定义为逻辑思考以及将创新性问题解决应用于新问题的能力。


在感知推理类型中,研究人员发现最大的差异在于矩阵推理这一子类,它要求被试者观看两组符号然后找出另一组中缺少的一个符号。弗罗利希强调称:“我们的发现并没有排除其他tDC范例可能不那么有害甚至有益的可能性。然而,确定每个人都使用了黄金标准、安慰剂对照、双盲的实验设计非常重要。同时,我们的研究展示了更多对刺激是如何与大脑活动发生相互作用的研究的重要性。”


此外,弗罗利希强调科学界应该小心尽量避免的将tDCS简单的定义为针对很多大脑相关疾病的“神奇药片”。“这可能会有非常危险的后果,尤其是如果tDCS被应用于日常使用时。我们的研究并不知道长期效应是什么,还有很多方面需要理解,在那之后才能考虑tDCS无需医学指导用于日常生活的可能性。” 


弗罗利希表示:“我认为我们的研究展示了我们需要思考更聪明的方法来标靶我们想要改进的特定的大脑动态性,例如患有抑郁症或者老年痴呆症的人的认知。我认为tACS是一种选择,此外还有很多复杂的方式有待我们研发。”


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