【背景知识】

自2010年以后，通过以tDCS为代表的无创脑刺激技术（non-invasive brain stimulation,NBS）对于学习能力提升的研究，逐渐成为该领域的热点课题，研究方向主要集中在提高注意力、提高计算速度和准确率等方面。

除了tDCS技术外，还有经颅交流微电流（transcranial Alternating Current Stimulation，tACS）、经颅微电流刺激（Cranial electrotherapy stimulation，CES）等技术。他们的原理，都是通过向大脑传递微弱电流，从而进行神经调节，选择性的影响运动、视觉、听觉、感知功能以及记忆、学习等高级认知功能。

经颅交流微电流（tACS）设备

随着技术的发展，目前已经可以做到将tDCS、tACS、CES的功能整合到一部仪器上，从而发挥各项技术的优势。

【改善失眠焦虑】

由于学习压力大，很多青少年经常失眠、并因此导致出现焦虑情绪，影响学习的同时，更影响身体健康；同时，很多成年人也因为工作、生活压力，长期失眠，影响工作和学习。

临床试验发现，对于失眠，采用tDCS+CES联合干预的方式，效果显著。它通过将电极置于耳垂，电流大小约1～ 500μA，频率一般为0.5～100Hz，通过将特定波形传导至大脑，从而调节大脑神经递质和应激激素的分泌，改善异常脑电波。在第四届全国中医睡眠医学学术研讨会上，原第四军医大学（现空军军医大学）的专家就指出，这种联合干预的方式有四大优势，包括：

1、促使身体分泌能够调节个体情绪与认知的神经介质；

2、影响和改善异常脑电波，使其回到正常的状态，提高α波的功率；

3、降低应激素分泌；

4、迅速改善生理信号，调节情绪状态。

他们的临床试验也验证了这些观点。通过对50位患有失眠症的患者，采用每天60分钟，连续10-12天的干预。治疗前，入睡困难患者的入睡前所需时间大于30分钟， 平均睡眠时间 3-5小时；治疗后，入睡所需时间缩短到小于30分钟，平均睡眠时间大于6.5小时，睡眠质量明显得到改善。

国外的一项双盲对比试验也发现，采用0.05Hz，100μA的方案（对照组采取电流淡入淡出），受试者每天接受60分钟治疗，持续时间为4周，试验组患者入睡时间缩短、睡眠总时长增加，且效果持久。

【提高学习能力】

学习是一种高级认知功能，涉及多项能力、需要多个脑区协调运作。目前这方面的研究，主要集中在提高课堂注意力、提高计算准确率和计算速度方面。

与tDCS采用0.5-2mA的直流电不同，tACS采用的是正弦波交流电（一般是0~500μA）其频率可调（通常在64赫兹以内）影响大脑皮层振荡活动，提升视觉、听觉、感知觉的灵敏度。

研究发现tACS通过调节个体的脑波频率，可以提升记忆能力，提高听课效率。根据发表在《Behavioural Brain Research》上的一份对比研究，发现采用10Hz 和20Hz的干预方案，都提高了学生完成计算的速度，并且在20Hz的干预下，同时还提高了学生的记忆力。这表明通过调节学生α和β波频率，学习有促进作用。

近年来，国内外多家科研机构进行的多项试验，发现不同的干预方案，能取得不同的效果。如采用10Hz的干预方案，学生的创造力指数提升了7.4%；采用4Hz的干预方案，可以诱发听觉皮层的振荡活动，提高听觉；采用40Hz的干预方案，可以提高人的面孔识别能力，为改善情绪调节提供了依据。

下面是国内的一项试验。

选取15名健康的学生（8男7女），分别进行alpha（α）、beta（β）、theta（θ）、sham干预，并以四则运算来检查干预效果，结果如下图所示。

上述结果表明，alpha频率可以提高学生的反应能力，进而降低完成计算题所用时间；在更复杂的心理旋转实验中，该结果也得到了进一步的验证。

关于tDCS和tACS的干预效果，也有相关研究。在采用标准心理旋转实验下，参与试验的学生，反应时缩短、准确率提升、推理能力增强。不过tDCS在反应时、同步指数、相关系数、有效连接等方面，略强于tACS组（如下图所示）

【研究结论】

综上所示，以tDCS为代表的神经调控技术，可以有效改善失眠焦虑、提升注意力、缩短计算用时并提升准确率，同时tDCS技术与CES、tACS相结合，可以取得1+1＞2的效果。

【参考文献】

刘晔. 基于心理旋转认知加工过程的经颅交流电刺激效应研究[D]. 河北工业大学.

石静. tACS与tDCS对心理旋转认知任务影响的研究[D]. 河北工业大学, 2017.