tDCS对认知功能的增强作用

通过电流治疗和调节神经，用来治疗疾病的历史，可谓源远流长。 早在古罗马时期，人类就发现通过电鳐鱼放电，能够电治疗头痛、卒中；17世纪，荷兰科学家曾使用电鳗鱼放电，缓解头痛和神经痛；1774年，荷兰学者克莱恩斯特（Kratzenstein）使用莱顿瓶（世界上最早的存储/放电装置）放电治疗疼痛、挛缩，成为近代史上首次使用人工装置，通过电流治疗神经系统疾病的记录。

莱顿瓶

tDCS技术的兴起

尽管当时电疗方法展现出良好的应用前景，但随着药物治疗心理及精神疾病的普及，这种方法逐渐淡出人们的视野。

21世纪初，随着对药物不良反应认识的加深，以及脑科学研究热潮的兴起，以tDCS为代表的无创脑刺激技术（non-invasive brain stimulation,NBS）再次进入人们视野，其独特优势得到世界各地研究人员的重视，尤其是2010年后，得到了快速发展。

美国国立卫生研究院

安全性是各类疗法的金标准，根据美国国立卫生研究院（National Institutes of Health，NIH）的研究，认为在使用合适的电极和导电膏条件下，电流密度在25.46A/m²，持续时间<20分钟，均为安全范围。根据这个标准，目前各种tDCS设备，电流强度在0.5~2mA，单次使用时间一般在15~20分钟。（以1mA电流强度为例，仿真研究发现，其电流密度的最大值仅为0.13A/m²，仅是NIH给出的安全标准的1/200）

tDCS提升认知功能

tDCS对于认知能力的提升，表现在提高执行性注意力、改善决策的准确度、降低决策的错误率等。为便于理解，这里主要讨论其对学习和记忆能力、注意力、视觉感知的影响。

大脑认知功能分布图

1、学习和记忆能力

学习和记忆分为3个阶段：获取记忆阶段、巩固记忆阶段、保存记忆阶段。tDCS通过改变不同神经递质的神经调节效率，提高这三个阶段的能力；同时，磁共振波谱技术也发现，tDCS能改变与神经功能有关的一些化学物质，如谷氨酸复合物、 氮 -乙酰基天门冬氨酸等，证明其通过影响一些类似谷氨酸这种兴奋性神经递质，改变神经的可塑性， 并通过这种活动加强记忆。

2、注意力

美国的科学家通过模拟飞行指挥任务，来验证tDCS对注意力的影响。通过使用1mA，两阶段干预（第一阶段10分钟，第二阶段30分钟，共40分钟），发现飞行员的警觉度随时间下降程度较低，目标发现率更高，需要的反应时更短；同时脑血流速度加快，脑血液的血氧饱和度更高。

该研究小组还发现，tDCS对注意力的提升效果好于咖啡，且持续时间更长。目前，该小组的研究重点，放在tDCS替代咖啡或药物，帮助维持飞行员注意力方面。

3、视觉感知能力

视觉是怎样产生的？第一步，人眼通过晶状体，将光线聚焦于视网膜上；第二步，视网膜上的感光细胞检测到光子，从而产生神经冲动；第三步，神经信号被传送到初级大脑视觉皮质、次级大脑视觉皮质上，最终产生了视觉。因此，只要对第三阶段进行干预，就能改变人对物体的视觉感知，而事实也是如此。

利用tDCS干预视觉区域V5（亦称为视觉运动区）来改善视觉的运动阈限，提高视觉感知能力。

由于人脑并不是均匀的整体，比如颅骨电阻较高，脑组液电阻较低，在使用tDCS增强大脑认知能力时，会发现增强的并非单一的认知能力，通常是广泛提高了多种认知能力。

发展前景

tDCS作为一种新型的脑功能调控技术，可显著增强包括记忆力、注意力、视觉感知能力在内的多种认知能力。因其简单、易用、非侵入性和效果显著的特点也越来越受到各国研究人员的重视。 未来，tDCS有望作为一种重要的脑功能增强技术，用于医疗、教育等领域，在航空航天及相关领域亦有广泛的应用前景。

参考文献

《被激发的大脑———经颅直流电刺激技术对认知功能的增强作用》