「電一電」大腦就會學數學了?目前來說是想太多
2020-12-05 網易科技（原標題：電刺激大腦能提高記憶力？）
對大腦施加電流的經顱電刺激療法相當流行，但它們真的有宣稱的療效嗎？
無創腦刺激現在很流行，科學家和愛好者們都在尋找不需要開顱，也不需要植入電極就能改變神經元活動的方法。經顱電刺激療法（TES）就是其中一種，其方法是將電極粘在頭皮特定位置，將電流傳導至腦部的目標區域。近幾年，一系列的研究都認為TES的益處很廣泛，包括提高記憶力，增強數學技能，減緩抑鬱，甚至促進腦中風後的恢復。這類結論催生了一個行業，向那些增強自己大腦性能的人提供有償的TES服務。
但很少有研究指出TES到底是怎樣作用於大腦的，還有部分研究對這類療法嚴肅地提出質疑。2月2日發表在《自然-通訊》的一項研究前所未有地指出，傳統的TES療法傳至大腦的電流並不足以刺激腦迴路，也不足以調節大腦頻率。大部分電流在經過頭皮和顱骨時就已耗盡。來自紐約大學醫學院，這項研究的第一作者György Buzsáki說，「在這個領域，那些發表了關於TES有益的科學家可能不會喜歡我們的文章」。
TES的原理依然是個謎團，部分是由於測量不能穿過顱骨，當大腦受到刺激時，研究人員無法得知神經元的具體反應。傳統的TES療法產生的電噪聲會干擾一切頭皮上檢測到的大腦活動。
為了避免受到電噪聲的幹擾，Buzsáki的團隊首次將電極植入了小鼠的腦部，當對小鼠進行體表TES療法時對神經活動進行測量。在對刺激參數進行分析後，他們找到了能引起神經元興奮或調節腦頻所需的最小電場強度。
隨即，研究人員想要探究，對人體頭皮施加多少電流才能在腦內產生同等的電場強度。但這種侵入性實驗不能在人體上進行，所以Buzsáki的團隊選了次優方案，對人類屍體進行了實驗。通過在屍體的腦部植入記錄電極，並在體外進行TES後，研究人員發現:他們需要對頭皮施加4～6毫安的電流才能產生所需電場，這遠遠超過了傳統TES中的電流強度。
一般來說，TES使用的電流不大於2毫安，因為大於2毫安的電流會產生許多副反應，比如刺痛感、暈眩、味覺不良、幻覺和幻聽。這是因為諸如眼睛、耳朵和面部神經的軟組織，對電流的阻抗小於顱骨。事實上，無論是對於小鼠還是人類屍體進行實驗，Buzsáki團隊都發現發現，對頭皮施加的電流中，大約有75%會在穿過顱骨、頭皮或體表組織時被耗盡而無法到達腦部。
這項發現與許多質疑TES聲音不謀而合，其中包括來自澳大利亞墨爾本大學的神經科學家Jared Horvath。在2015年一項分析中，Horvath收集了大概400篇論文，這些論文記錄了大量使用tDCS（使用直流電的TES方法）的案例，並報告了其對認知能力和某些行為的影響。
當他把這些論文結果匯集起來時，他的團隊發現，儘管個別文章報導了一些TES的益處（如在一項任務中縮短反應時間或提高準確率），但從這些研究中並不能得出TES是可靠的這一結論。「一直以來許多人對tDCB的電流能否進入腦部提出質疑，而現在，我們有足夠的數據可以證明tDCB療法中電流根本無法進入腦部。」
為了將足夠的電流輸進大腦，一項新研究的第一作者，匈牙利塞格德大學的神經學家Antal Berényi設計了一套新的TES系統。新系統摒棄了只使用一對電極的做法，而是採用了6對電極對以快速脈衝方式，各自提供一部分電流，疊加進入靶向神經元。對健康志願者的試驗表明，這種方式減少了電流過高導致的副作用。Buzsáki希望在進行更多調整、使用更多電極後，能最終消除不必要的反應。
有些研究者並不打算放棄使用傳統的TES。Buzsáki團隊發現傳統的TES電流強度不足以直接影響腦迴路，但他們的研究關注的是電刺激脈衝後的即時效應。沒有參與這項研究的紐約市立大學生物醫學工程師Marom Bikson指出：「大多數TES的刺激時間長達數十分鐘。Bikson認為目前TES仍然可以對神經元產生微妙的影響，而這些神經元對腦功能的調節有時間累加效應。
Buzsáki承認，傳統TES可能通過許多方式來間接或長期調節神經元活動。一個可能的原因是安慰劑效應，所謂的療效可能是人們由於相信治療效果而產生的心理暗示。但也有其他可能：刺激頭皮上的神經可以將信號傳回大腦或影響迴路；除了神經元以外的其他類型的細胞可能會受到電場影響，並逐漸改變大腦功能。然而，Buzsáki指出，大多數理論的證明還缺乏強有力的證據。他說：「我認為現在該讓那些聲稱TES有益的人解釋一下，『益』從何來？」
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