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  北京时间4月10日消息,据国外媒体报道,一项新研究显示,短暂的脑部电刺激或可逆转老年人大脑中由衰老造成的一部分影响。

  该技术尚未准备好进行实验之外的应用,作用时效也尚不清楚。但研究作者们表示,他们希望自己的研究发现能够为后续研究奠定基础,改善健康成年人和阿尔茨海默症及其它痴呆类疾病患者的认知能力。

  “这些发现非常重要,因为它们不仅让我们对年龄相关的工作记忆退化的大脑基础有了全新的了解,还说明由年龄引发的负面变化并非不可逆转。”该研究主要作者、波士顿大学神经科学家罗伯特·瑞因哈特(Robert Reinhart)指出。

  这些研究结果于4月8日发表在期刊《自然神经科学》上。

  工作记忆

  瑞因哈特和该研究的共同作者、博士生约翰·阮(John Nguyen)将此次研究重点放在认知功能中的“工作记忆”上。瑞因哈特称,工作记忆就像大脑的速写本一样。它让人们能在短短几秒的时间里积极保留并使用相关信息,帮助人们开展各种各样的重要任务,如进行心算、阅读、聊天等等。据瑞因哈特介绍,已有研究显示,工作记忆是智力的关键部分之一。

  但在长大成人后,工作记忆也会逐渐衰退。这种衰退过程并不明显,但日积月累的影响很大。平均而言,老人在开展使用工作记忆的任务时表现明显差于年轻人。瑞因哈特和阮试图找出这一现象的原因,看看能否改变这一变化轨迹。

  研究人员招募了42名20至29岁的受试者,以及42名60至76岁的受试者,让他们完成一项工作记忆任务,同时用脑电波图监控他们的脑部活动。这项任务是简单的“找不同”游戏:屏幕上会接连出现两张非常相似的图片,受试者需要找出第二张图片的不同之处。所有受试者都很健康,未诊断出痴呆症或其它认知问题。

  在部分测试中,受试者在开展任务的同时,大脑还会受到轻微的经颅交感刺激(一种非侵入式的电刺激方法)。利用装在受试者颅骨上的电极,研究人员向前额叶和颞叶脑区发射了脉冲电刺激。科学家认为,这两处脑区对工作记忆而言非常重要。

  大脑助推

  该实验为双盲实验,因此受试者和研究人员都不知道谁会受到大脑刺激。除了刚开始时头骨上稍微有点刺痛感外,人们几乎感受不到这种刺激。(为“蒙骗”受试者们,研究人员会通过电极发送30秒光电电流,模仿这种刺激感。)受试者需接受一次“假”刺激、一次“真”刺激,且两次测试选在不同的日子进行,时长均为25分钟。

  在受到任何刺激之前,老年人的工作记忆任务完成质量要低于年轻人。年轻人的平均准确率约为90%,得分从80大几到近100分不等。而老年人的平均准确率仅为80%,得分从70大几到85不等。

  但脑部刺激缩小了这一差距。刺激开始不到12分钟,老年人的表现就追上了年轻人群体。这一效果维持了实验全程,刺激停止后50分钟,实验才停止。

  “我们并未观察到这种效果下降到原始状态、甚至有降到原始状态以下的趋势。”瑞因哈特表示。研究人员并未开展实验、观察这些效果持续了多长时间,但其它脑刺激研究的结果显示,这些效果可以持续数小时。

  在另外49名老年人和年轻人身上开展的后续实验中,研究人员还测试了脑刺激对工作记忆得分最低的年轻人的影响。结果发现,这些年轻人的工作记忆也大大提升。

  “我认为就连正常、健康的认知能力也有可能通过这种方法得到提高,年轻人也不例外。”瑞因哈特说道。

  脑区同步

  德国哥廷根大学医学中心的临床神经生理学家沃尔特·保鲁斯(Walter Paulus)和佐特·徒利(Zsolt Turi)指出,这项研究给人留下了深刻印象。研究人员还在后续受试者身上检验了自己的研究发现,进一步增强了该研究结论的可信度。

  不过保鲁斯指出,要做的工作还有很多。已经有一些公司在出售通过颅骨刺激大脑的设备。但正如瑞因哈特和阮的研究显示的那样,脑刺激应当因人而异。研究人员此前做了大量准备工作,确保电极的安放方式正确,能够向大脑发出正确刺激、提升大脑功能。

  “如果有所差池,最后要么得不到任何结果,要么得出刚好相反的结果。”保鲁斯表示。

  他还补充道,若开展进一步研究,该技术有希望用在患者身上。

  这种刺激似乎能逆转衰老带来的记忆衰退,据瑞因哈特表示,主要原因有以下几条:首先,它的作用范围很窄,专门针对前额叶皮层和颞叶。年轻人使用工作记忆时,这两处脑区会使各自的脑活动同步。同步越紧密(8赫兹左右的低频率似乎是最佳水平),工作记忆就越强。

  但在老人脑中,这种紧密的同步却不复存在,也许这便是工作记忆衰退的根源。

  这也引发了脑刺激的第二项关键特征:节律性。研究人员根据受试者的天然脑部节律、对上述脑区进行交感刺激。结果显示,脉冲刺激使这两处脑区重新建立起了交流。

  “我们使老人大脑中不耦合、或者不相关、或同步程度较差的脑区重新同步了起来。”瑞因哈特表示。

  瑞因哈特还指出,工作记忆任务得分较低的年轻人的这两处脑区同步程度也较差。

  瑞因哈特称,此次新发现只是一个起步点。研究团队已经开始将研究推进到疾病和障碍症领域。研究人员已经发现了相关证据,显示有更多痴呆症状(但尚未完全痴呆)的老年人大脑中与工作记忆和长期记忆有关的脑区的同步程度更差。这可能意味着,大脑同步技术或可作为一种治疗阿尔茨海默症和其它痴呆疾病的非侵入式疗法。

  研究人员还发现,如果用特定节奏对大脑进行刺激,还可以破坏脑区之间的同步关系。

  “这对下一步临床研究来说意义重大,因为我们知道,有些脑部障碍症的特征是脑区间联系程度差,如自闭症、精神分裂症、阿尔茨海默症等,但也有些障碍症的特征则是脑区间联系程度过高,如帕金森综合症、癫痫等等。”瑞因哈特表示,“我们或许能研制出一种既能促进脑区同步、提高脑区间联系度、又能破坏同步、减少脑区间联系度的工具,如今我们已处于起步阶段。”

  2019-04-11 21:03:59

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