两个脑区——内侧额叶皮层和外侧前额叶皮层——控制着大多数执行功能。研究人员利用高清经颅交流电刺激技术（HD-tACS）同步这两个脑区之间的振荡，进而改善了大脑的信息处理能力。而去同步化则产生了相反的效果。
罗伯特·莱因哈特将内侧前额叶皮层称为"大脑的警报钟声"。
"如果你犯了一个错误，这个大脑区域就会激活，"波士顿大学心理与脑科学助理教授莱因哈特说。"如果我告诉你你犯了一个错误，它也会激活。如果有事让你感到惊讶，它同样会激活。"在钢琴上弹出一个刺耳的音符，内侧前额叶皮层就会亮起，帮助你尽快纠正错误。在健康人群中，这个大脑区域与邻近区域——外侧前额叶皮层（一个存储规则和目标，并在改变我们的决策和行动中起重要作用的区域）——携手合作（或者可以说是脑叶协同）。
"这两个区域可能是涉及执行功能和自我控制的最基本的两个大脑区域，"莱因哈特说。他使用了一种名为高清经颅交流电刺激（HD-tACS）的新技术，通过放置在参与者头皮上的电极来刺激这两个区域。利用这项新技术，他发现改善这两个区域之间脑波或振荡的同步性增强了它们之间的相互通信，使参与者能在与学习和自我控制相关的实验室任务中表现更佳。相反，使这些区域的脑波 timing 去同步化或中断则会损害参与者学习和控制行为的能力，而莱因哈特可以通过改变电刺激的施加方式来迅速修复这种影响。这项于2017年10月9日发表在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上的研究表明，电刺激可以快速且可逆地增强或减弱健康人的执行功能，并改变他们的行为。这些发现未来可能催生一些能够增强正常大脑功能的工具，或有助于治疗从焦虑症到自闭症等一系列疾病。
"我们一直在寻找大脑活动与行为之间的联系——仅拥有其中一项是不够的。这正是这项发现如此令人兴奋的部分原因，"波士顿大学心理与脑科学教授大卫·萨默斯说，他没有参与这项研究。萨默斯将这种刺激比作给大脑"涡轮增压"。"把事情搞乱很容易，但真正改善功能却难得多。"
近期研究表明，内侧前额叶皮层和外侧前额叶皮层中数百万个细胞组成的集群，可能通过其同步振荡的精确 timing 进行相互通信，这些大脑节律似乎以相对较低的频率（每秒约4到8个周期）出现。虽然科学家此前已研究过这些脑波，但莱因哈特是第一个使用HD-tACS来测试这些细胞集群如何相互作用，以及它们的相互作用是否对学习和决策的行为层面有帮助的人。在他由美国国立卫生研究院资助的工作中，莱因哈特能够利用HD-tACS来隔离和改变这两个特定的大脑区域，同时通过脑电图（EEG）记录参与者的脑电活动。
"这项科学比以前做的要强得多，精确得多，"萨默斯说。
在第一轮研究中，莱因哈特测试了30名健康参与者。每位受试者佩戴一个装有电极的软帽来刺激大脑活动，同时另有电极监测脑电波。（莱因哈特说，这个过程安全、无创且无痛。"最初30秒会有轻微的刺痛感，"他说，"之后人们就会习惯。"）然后，参与者进行了40分钟的时间估计学习任务，在认为已经过了1.7秒时按下按钮。每次电脑都会给出反馈：太快、太慢或正好。
莱因哈特对30名参与者每人测试了三次：一次上调振荡，一次中断振荡，一次不做任何处理。在莱因哈特增强两个脑区同步性的测试中，人们学得更快，犯的错误更少，并且——当他们确实犯错时——能更准确地调整他们的表现。而当他在一个非常粗略的意义上中断振荡并降低同步性时（即把开关从"聪明"拨到"愚笨"），受试者犯了更多错误，学习也更慢。这些效应非常细微，人们自己并未注意到任务表现的任何提升或下降，但结果在统计学上具有显著性。
随后，莱因哈特在30名新参与者中重复了该实验，并增加了另一个研究参数，即每次只观察大脑的一侧。在所有情况下，他发现大脑的右半球与改变行为更相关。
接下来是研究中最引人入胜的部分。另外30名参与者进来尝试这项任务。首先，莱因哈特暂时中断了每位受试者的大脑活动，观察到他们的脑波去同步化，任务表现下降。但这一次，在任务进行到一半时，莱因哈特切换了刺激的 timing——再次将旋钮从"愚笨"拧向"聪明"。参与者在几分钟内就恢复到了最初的大脑同步水平和学习行为。
"我们对结果以及刺激效应能被逆转的速度感到震惊，"莱因哈特说。
尽管莱因哈特提醒说这些结果非常初步，但他指出许多精神和神经疾病——包括焦虑症、帕金森病、自闭症、精神分裂症、注意缺陷多动障碍和阿尔茨海默病——都表现出振荡中断。目前，这些疾病大多通过作用于全脑受体的药物治疗。"药物真的很混乱，"莱因哈特说。"它们常常影响非常大的脑区。"相反，他设想了一个未来，即通过精确定位的脑刺激仅作用于大脑网络中的一个关键节点，"就像一把更精细的手术刀"。莱因哈特的下一个研究方向将是在焦虑症患者身上测试这项技术。
当然，这项技术也可能为健康大脑带来希望。已有几家公司销售声称能增强学习和减轻焦虑的脑刺激设备。YouTube视频展示了如何用5号电池和现成的电子元件自制这样的设备，但莱因哈特不鼓励这种做法。"你可能会伤到自己，"他说。"你可能会被烧伤，电流在头周围嗡嗡作响好几天。"
不过，他确实理解其吸引力。"在之前的研究中，有志愿者回来跟我说，'嘿，我在哪儿能弄到一个？我很想在考试前用用，'"他说。"那是在我们向他们说明情况后，他们阅读了相关论文之后。"
萨默斯指出，在这项技术成为主流之前，仍有许多问题需要解答：效果能持续多久？能增强到多大程度？能否从一个简单的实验室任务推广到更复杂的活动中？"但最大的问题，"萨默斯说，"是这项技术能走多远。"
"想想任何一个工作日，"萨默斯说。"你需要为某个会议保持高度'在线'状态，所以你就在午休时间留出一点时间进行脑刺激。我想很多人会对此非常感兴趣——这就像喝了三杯咖啡却没有心悸。"