tDCS技术将成为改善睡眠、提升记忆的新趋势

早在2006年，国务院办公厅主办的中国政府网，就发表了一篇题目为《科普：睡眠时刺激大脑可能提高记忆力》的文章，介绍了德国科学家的一项研究，他们发现人们睡眠时用电流刺激大脑，增强脑波，可能有助于提高记忆力。如今16年过去了，进展如何？

随着科学技术的发展，这项研究也取得了极大进展，特别是随着我国载人航天技术的大爆发，目前我国在这方面，已经取得了长足的进步！

周仁来教授（北京师范大学应用实验心理北京市重点实验室主任）在《经颅电刺激技术在睡眠调节中的作用和应用展望》一文中，为我们详细介绍了我国航天科技在这方面的进展。

周仁来教授

周仁来教授指出：越来越多的研究表明，睡眠对记忆巩固有良好的帮助作用。

在航天飞行中，自然的24小时光/暗周期不复存在，多数低轨道载人飞行任务（如航天站）的光／暗周期约为90分钟，地球1昼夜时间，飞船已绕地球飞行16圈，经历了16个“昼夜”。据统计，几乎所有航天员，主观报告都显示在执行航天任务时存在睡眠严重不足的现象。

当前，在tDCS干预睡眠的研究领域取得了不少进展，尤其是最近的研究开始，结合深度学习、脑机结合，以及神经反馈等技术，干预手段逐渐向智能化迈进。同时，考虑到刺激的效果和大脑的实时状态有密切的联系，实时监测大脑EGG信号，可以更好地实现调节效果。

tDCS技术干预睡眠，对增强记忆有效吗？

以下内容，来自吕贝克大学和诺斯克医疗器械公司的三位专家：丽莎·马歇尔教授（Lisa Marshall）、马蒂亚斯·莫勒教授（Matthias Mölle）、哈拉赫尔·加多蒂尔教授（Halla Helgadóttir），也是2006年国家政府网《科普：睡眠时刺激大脑可能提高记忆力》采用的资料。

通过下面的试验，有令人信服的证据，说明睡眠有助于新记忆的长期巩固。

【试验对象】

13名学生，来自吕贝克大学。

【试验目的】

在睡眠期间通过tDCS技术进行干预，之后进行记忆能力从测试，来验证干预效果。

【试验方法】

1、将参与试验的同学，分为实验组和对照组；

2、实验组同学在睡眠期间（刚入睡时，处于慢波睡眠阶段），接受tDCS技术干预，对照组，仅佩戴设备，不进行干预；

3、通过实时监测大脑EGG信号，记录睡眠状态中的数据；

4、通过单词记忆测试（睡前，学习46个单词，醒后30分钟进行测试，记录正确率和用时），进行效果对比。

【试验数据】

如上图所示，红域为利用tDCS技术干预阶段。

试验中，实验组、对照组睡眠中各阶段数据变化情况。

【试验结果】

如上图所示：

单词回忆成绩：实验组同学成绩（黑色柱子）相比对照组同学（白色柱子）提高近一倍；

单词回忆用时：实验组同学成绩，相比对照组同学，提高约20%。

【试验结论】

睡眠时，通过tDCS技术，对大脑进行适当的干预，确实能够增进和巩固记忆力。（该论文发表于《Nature》上，说明试验的权威性、以及试验结论，得到了科学界的广泛认同）

为什么tDCS技术干预睡眠，能提升记忆力？

其实，早在1924年，两位美国科学家发现睡眠能有效地减缓遗忘；经过多年的研究，科学家了其中的生理原因：

清醒时：信息被存储在海马体内，此时形成的是短期记忆；

睡眠阶段：在慢波睡眠中，存储在海马体的内短期记忆，会逐步向新皮层转移，形成长期记忆。

2011年，该团队又进行了一次试验，也验证了上述理论。

本次研究，该团队对试验方案进行了调整。相交5年前的试验，这次不仅人数增加到41名，同时对试验方案进行了调整。

如图所示，5年前的试验，仅在刚入睡时通过tDCS进行干预；本次试验分为2组，A组重复之前的试验，即在刚入睡时，处于慢波睡眠阶段时，进行tDCS技术干预；B组则在睡眠进入深睡眠（快速眼动睡眠）阶段，进行tDCS技术干预。

如上图所示，这次试验发现：

1、在慢波睡眠阶段，使用tDCS技术干预，改善了新皮层的慢波结构（slow oscillation），增强短期记忆→长期记忆的转化；

如上图所示，注意实验组（黑色柱字）和对照组（白色柱字）在慢震荡0~1赫兹（slow oscillation）、8-12Hz（Slow frontal spindle activity）、12~15Hz（Fast parietal spindle activity）的对比。

2、不正确的tDCS技术干预，会削弱慢波结构（slow oscillation），抑制短期记忆→长期记忆转化。

如上图所示，不正确的干预，影响了慢波结构（slow oscillation）实验组数据（黑色柱子）反而不如对照组（白色柱子），直到撤销了不正确的干预后（红圈处），情况才恢复正常。

近年来，国外各大公司都在研究，将此项技术用于改善睡眠、增强记忆力。如波音和通用公司共同持股的 HRL Laboratories、美国加州的Thync公司，都已研发出了可穿戴tDCS设备、投入市场，国内也应尽快在此领域有所突破。

参考文献

《经颅电刺激技术在睡眠调节中的作用和应用展望》

《Safety of Noninvasive Brain Stimulation in Children and Adolescents》

《Boosting slow oscillations during sleep potentiates memory》