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经颅直流电刺激(tDCS)结合认知训练(三)——对工作记忆及其他认知能力的影响

经颅直流电刺激(tDCS)结合认知训练(三)——对工作记忆及其他认知能力的影响

上两期文章我们一起学习了认知训练联合tDCS技术对感知、注意力和决策能力的影响,**我们将继续与大家分享认知训练联合tDCS技术对工作记忆、其他认知能力的影响,以及对该治疗方法的总结和展望。

对工作记忆的影响

工作记忆(working memory,WM)又称操作记忆,是在短时间内保存和处理信息的能力,是复杂认知功能的主要组成部分。研究发现,工作记忆主要激活脑区是DLPFC以及顶叶。工作记忆在我们的日常生活中起着非常重要的作用,被认为是人类进行学习、理解、推理等高级认知活动的核心。

关于工作记忆的研究相对较多。Martin等在2019年对遗忘性轻度认知障碍患者进行了为期5周的实验。68名患者随机接受认知训练和左侧DLPFC的tDCS刺激(2mA/30min、0.016mA/30min)或者假刺激(0.016mA,60min)。结果发现,认知训练和真刺激组合在治疗后绩效显著提高,两组被试记忆力在3个月的随访中较治疗前有很大改善

Au等招募62名健康大学生随机分成三组进行7天的视觉空间记忆n-back训练,同时接受刺激,并且随访时被试(41名)进行n-back任务和Backward Block-tapping任务。结果发现真刺激时,n-back任务的平均水平显著提高,并发现一个间隔效应,即在真刺激时有两天间隔的组比连续组n-back水平更高。在随访时,发现真刺激组与假刺激组之间有显著差异。这些结果表明,tDCS刺激可以提高健康年轻人工作记忆训练的绩效,而且可以提高训练中学习的速度

研究者在研究认知训练和刺激结合技术可以增强工作记忆的同时,也更加关注其迁移作用。Ruf等在2017年对71名成年健康人进行左侧和右侧DLPFC的阳极tDCS刺激,以及空间和语言工作记忆的训练。结果发现,tDCS刺激可以增强训练的效果,并且影响可以转移到未经训练的任务上,而且tDCS刺激增强学习的效果可以持续9个月。作者指出,tDCS刺激的效果取决于训练前的基线水平,工作记忆能力相对较低的参与者获益更多,而工作记忆表现较高的参与者从刺激中获益较少

上述研究结果的差异,可能是由于个体差异、基线水平的不同、电流密度和强度的不同以及训练和刺激组合方式的不同等造成的。因此,今后的研究应该探索更加精确的模式和实验参数的设置,有助于未来更好地应用于健康人群和临床患者。

对其他认知能力的影响

目前为止,认知训练和tDCS刺激组合技术不仅有工作记忆、注意力等具体认知能力的研究,也有一些其他认知能力的研究。

对于学习能力的研究,Ownby等通过游戏训练和阳极tDCS刺激(1.5mA,20min)DLPFC的研究发现,HIV患者的认知功能中学习、记忆和运动速度得到改善

Costanzo等在2018年对有阅读障碍的儿童和青少年进行了研究,他们通过tDCS刺激与阅读训练的组合来研究改善的长期影响,26名阅读障碍患者儿童和健康青少年接受了6周的治疗,对颞顶区域进行左侧阳极或者右侧阴极的tDCS刺激,同时进行阅读训练。通过真刺激组、假刺激组、治疗前、治疗后、治疗后一个月和六个月的对比分析,结果发现真刺激组阅读能力有长期的改善

对于其他障碍患者改善认知能力的研究,Segrave等对27名患有重度抑郁的成年人进行认知控制训练和tDCS刺激的实验,三组实验设计都表现出抑制程度的改善,但只有认知训练和tDCS刺激组合组表现出持久的抗抑郁反应

Gonzalez等对5名轻度认知障碍老年患者进行刺激左侧DLPFC的研究,实验中患者接受单独认知训练、假tDCS刺激和认知训练组合以及tDCS刺激和认知训练组合。结果发现tDCS刺激对处理速度、选择性注意以及计划能力的绩效和完成时间方面有显著的影响

佟建霞等对62例脑梗死后认知障碍患者进行治疗,治疗4周后填写简易精神状态检查量表、蒙特利尔认知评估量表以及日常生活能力评分表。结果显示,tDCS刺激结合认知训练可改善脑梗死患者的认知功能(定向、注意、记忆、计算、语言等)以及日常生活活动能力,效果显著高于对照组

对于健康者来说,Looi等对30名健康成年人给予双侧DLPFC的tDCS刺激(1mA,30min),并同时进行认知训练。在训练前后以及结束两个月后,进行数学成绩和工作记忆能力(语言和视觉空间)的测试。结果发现,进行真刺激的被试在游戏中的表现明显优于假刺激组,并产生了工作记忆的迁移效应。此外,发现基线水平数学能力较低的人群中,训练的改善效果更明显,这表明该方法可以减少个体之间认知能力的差距。真刺激组在2个月后训练的影响仍然存在,这表明该方法可以长期提高人类的学习和认知。

总结和展望

认知训练和tDCS刺激组合的方法,不仅可以用于正常人感知能力、注意力、工作记忆、决策能力等认知功能的提升,还可以用于患者(中风、抑郁、阿尔兹海默病等)认知障碍的康复中,并能取得很好的效果。

但是到目前为止,认知训练和tDCS刺激组合方法研究仍存在以下不足如治疗过程中的各治疗参数标准等目前仍不明确;同一刺激位置和同一训练范式的结果也有很大差异,可能与人类的基线水平等相关因素有关,仍需要进行系统的研究。

综上所述,认知训练和刺激组合方法还有很多环节值得研究,而且目前对于健康青年认知能力提升的研究相对较少,对于患者的研究则很多是试点研究。在未来的研究中,可以增加健康人群面向复杂任务能力提升的研究,有望应用于航天、军事等领域。对于认知障碍患者的研究则应扩大样本量,并且随着机制的完善,更多地用于老年群体的认知能力提升。


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