'Turbo charge' for your brain

罗伯特·莱因哈特将内侧额叶皮层称为"大脑的警钟"。

"如果你犯错，这个脑区就会激活，"波士顿大学心理与脑科学助理教授莱因哈特表示。"如果我告知你犯了错误，它同样会激活。遇到突发状况时，它也会激活。"当你在钢琴上弹错音符时，内侧额叶皮层便会启动，帮助你尽快纠正错误。在健康人群中，该脑区会与邻近的背外侧前额叶皮层协同工作（或称脑叶协同），后者负责存储规则和目标，并在改变决策与行为中发挥关键作用。

"这两个可能是涉及执行功能与自我控制最核心的脑区，"莱因哈特解释道。他采用名为高清经颅交流电刺激（HD-tACS）的新技术，通过置于参与者头皮的电极刺激这两个区域。利用该技术，他发现增强两区域间脑电波（即振荡）的同步性可促进神经信号传递，使参与者在学习与自控相关实验任务中表现更佳。反之，若破坏这些区域脑电波的同步性或干扰其节律，将损害参与者的学习与行为控制能力——这种效应可通过调整电刺激模式迅速逆转。这项2017年10月9日发表于《美国国家科学院院刊》（PNAS）的研究表明，电刺激能快速可逆地增强或削弱健康人群的执行功能，并改变其行为。这些发现未来或可催生提升正常脑功能的工具，有望治疗从焦虑症到自闭症等多种障碍。

"我们始终在寻找脑活动与行为之间的关联——仅有单方面证据是不够的。这正是该发现如此激动人心的原因，"未参与研究的波士顿大学心理与脑科学教授戴维·索默斯评价道。他将这种刺激比作大脑的"涡轮增压"装置："扰乱大脑活动很容易，但真正提升功能却困难得多。"

近期研究提示，内侧额叶皮层与背外侧前额叶皮层中数以百万计的细胞群，可能通过精确同步的振荡实现交互，这些脑电节律通常以较低频率出现（约每秒4-8次）。尽管科学家此前研究过这些脑电波，但莱因哈特首次使用HD-tACS技术验证了这些细胞群的互动机制及其对学习决策的行为效用。在美国国立卫生研究院资助下，他的团队能利用HD-tACS精准调控这两个特定脑区，同时通过脑电图（EEG）记录参与者脑电活动。

"这项研究比既往成果更严谨、更精确，"索默斯强调。

在第一阶段研究中，莱因哈特对30名健康参与者进行测试。每位受试者佩戴装有刺激电极的软帽，另有电极监测脑电波。（"该操作安全无创且无痛，"莱因哈特说明，"最初30秒有轻微刺痛感，之后人体会逐渐适应。"）参与者随后进行40分钟时间预估学习任务——在认为1.7秒过去时按下按钮。计算机会即时反馈：过快、过慢或准确。

每位受试者接受三次测试：一次增强振荡，一次干扰振荡，一次无干预。当莱因哈特强化两脑区同步性时，人们学习速度加快、错误减少，且在出错时能更精确地调整表现。反之，当他干扰振荡降低同步性——粗略而言即从"智能"切换到"愚钝"模式——受试者错误增多且学习速度下降。这些效应极其微妙，受试者自身并未察觉任务表现的任何变化，但数据统计显示差异显著。

莱因哈特随后在新招募的30名参与者中复现实验，新增参数设定为单次仅刺激单侧脑区。所有实验均发现大脑右半球与行为调整更具相关性。

随后进入研究最引人入胜的阶段。新一批30名受试者执行任务时，莱因哈特先暂时干扰其脑活动，观察到脑电波失同步及任务表现下降。但此次他在任务中途切换刺激模式——再次将旋钮从"愚钝"转回"智能"状态。参与者脑同步水平与学习行为在数分钟内恢复至原始状态。

"刺激效果的可逆性与逆转速度令我们震惊，"莱因哈特坦言。

尽管莱因哈特提醒这些结果仅为初步发现，但他指出包括焦虑症、帕金森病、自闭症、精神分裂症、多动症及阿尔茨海默病在内的多种精神神经疾病均存在振荡异常。目前这些疾病多采用作用于全脑受体的药物治疗。"药物犹如粗放型工具，"莱因哈特指出，"常影响大片脑区。"他设想未来能实现针对脑网络关键节点的精准刺激，"如同更精细的手术刀"。其下一阶段研究将针对焦虑症患者测试该技术。

该技术对健康大脑的应用前景同样值得期待。已有数家公司推出声称能增强学习、缓解焦虑的脑刺激设备。YouTube视频甚至教授如何用AA电池和市售电子元件自制设备，莱因哈特对此发出警告："可能造成灼伤，电流会在头部持续回荡数日。"

但他理解这种需求："曾有志愿者在实验后询问'哪里能买到这个？考试前真想用用'，即便他们已阅读过研究论文并接受过任务简报。"

索默斯指出该技术主流化前仍存诸多疑问：效应持续时长？效果提升空间？能否从简单实验室任务推广至复杂场景？"但核心问题是，"索默斯强调，"这项技术的潜力边界究竟在哪里。"

"设想某个工作日，"索默斯描述道，"你在重要会议前预留午餐时间进行脑刺激。许多人会热衷于此——效果如同三杯咖啡却不会引发心悸。"