tDCS技術在歐美發達國家,應用已經超過30年。*早用于干預各種神經系統障礙,例如注意缺陷多動障礙(ADHD)、自閉癥、抑郁癥,以及心理問題的輔助**上,該技術已經證明是**有效的。
tDCS除了用于ADHD等**的輔助**,近年來,在輔助提高學習成績方面的應用,也得到了極大發展。歐美發達國家中,以德國、英國應用*為廣泛,研究*為深入。
例如,馬克思-普朗克研究所倫敦分校(Max Planck Univ Coll London)的Hauser, TobiasU.教授,進行的一項對40名學生的對照試驗,就發現tDCS技術干預后,提高了學生的復雜問題解決能力(如四則混合運算、乘方、開方、三角函數運算等復雜計算任務),和知識的檢索和存儲能力(例如小學生必須熟練掌握的乘法口訣)。
該研究還通過磁共振成像(fMRI)技術,發現tDCS干預后,學生雙側角回(角回是視覺和語言**,對于閱讀速度、短時記憶等功能有顯著影響)內外側前額葉皮質(也稱前額葉皮質,是大腦的“司令部”,負責知識的檢索、做出決策等較高層次思考)連接和活躍程度明顯增強,為今后tDCS技術進一步的**干預,奠定了基礎。
奧地利格拉茨大學的約亨·莫斯巴赫(Jochen A. Mosbacher)教授,和來自哥廷根大學數學研究所的斯特凡·哈弗沙伊德(Stefan Halverscheid)教授領導的科研團隊,采用通過對137名不同年級的學生,進行了三組干預方案的對比研究。
結果發現θ波段經顱交流電干預(tACS-θ)效果*為明顯,主要表現在:
1、提高了學習效率,特別在新知識學習方面,能更加快速的和所學知識建立聯系;
2、提升計算能力,計算的正確率、計算用時都有明顯提高;
3、提高了抗干擾能力,特別是在考試中,遇到干擾(包括試驗人員故意制造的噪聲干擾、考試題中故意設置的超綱題目干擾)依然能穩定發揮。
如上圖所示,統計了在新知識學習過程中,每組學生需要重復檢索(如向前查看概念、例題)的次數結果,tACS-θ波段干預組重復檢索的次數*少。
如上圖所示,為了驗證不同干預方案,測試成績與各腦電變化的關系,試驗人員對比了各組學生試驗中從開始干預、結束干預、干預結束后(約10分鐘)三個階段腦電各波段變化情況(θ波段-theta、低α波段-lower-alpha、 高α波-upper-alpha、β波段-Bata)
可以明顯看出,θ波段-theta的變化*為明顯。干預過程中,降低了各個腦區θ波段的頻率;而隨著干預結束,各腦區θ波段又恢復到干預前甚至更高;這也解釋了為什么tACS-θ波段干預組在測試中成績更為優良的原因。
【學生和家長對tDCS接受程度調查】
來自德國慕尼黑工業大學醫學院,石勒蘇益格-荷爾斯泰因大學醫學中心、英國基爾大學的專家團隊,分別對學生和家長使用tDCS的態度進行了調研,該研究成果發表在*新一期的《Neuroethics》(神經倫理學)雜志上。
研究團隊在“Stimu-lation in Pediatrics”聯盟(該聯盟旨在優化用于兒童和青少年有效大腦干預相關的科學研究)上招募了20名志愿者,年齡10-17歲,分為試驗組和對照組,試驗組接受(2mA,20分鐘/次,共5次)tDCS干預,對照組僅在開始階段(1分鐘)給予干預,然后停止。
兩組完成測試之后,分別對參與試驗的學生和家長進行訪談,了解他們對tDCS使用的感受、以及對這項技術的態度。
上表為參與本次試驗的家庭情況,訪談對象除了學生,也包括他們的家長。
下面是一些學生訪談的節選:
4號學生:嗯,我在家學習的時候,總是戴著這樣的帽子(指tDCS),它讓我的大腦受到鍛煉,我覺得真的很好,因為它能幫我集中注意力,這對提高我的成績也有好處,不會讓我在學習時總是分心。
5號學生:開始我不知道它(指tDCS)有什么用。后來我知道它能提高專注力,雖然你們(指研究人員)講的有道理,但我不確定是不是真的需要它。我不想讓別人覺得我必須通過**才能克服走神的問題,我想沒有它我也能好好學習。雖然它可能會對我有幫助吧,但我更想靠自己的努力,而不是外部幫助改善學習。當然,靠自己努力可能需要花費更多時間。
12號學生:開始用的時候,有點不舒服,但只是電極所在的區域有點不舒服,后來就好了。(......)我不知道該不該用它,雖然它確有效果。但是,我覺得它基本上是為有問題的孩子開發的,而我是個健康的孩子,現在你們讓我用這個,我會覺得它是多余的。
所有學生之前都沒有接觸過tDCS技術,可以看出他們的態度有比較大的區別。有的學生覺得它對自己十分有幫助;有的學生覺得雖然有幫助,但是更希望靠自己的努力,而不是借助外界設備改善成績;也有的學生覺得雖然有幫助,但自己用了,就會被別人認為是“病人”,所以有抵觸情緒。
與學生們猶豫的態度相反,家長的態度大多是支持的。節選如下:
3號家長:我支持孩子用它(指tDCS),因為我是一名護士,我了解它的原理,知道它的作用。
8號家長:說實話,我們對它(tDCS)期望挺高的。他現在在學校上課總是走神,有點噪音就會分心,而且很難再集中精力。我們覺得它(tDCS)對他有所幫助,希望今后孩子年齡大了,再加上用的久一點,能有更好的效果。
15號家長:我非常支持孩子參加這樣的研究(指本次試驗),(……)這肯定會給她帶來更多的自信。雖然她已經14歲了,但之前很害怕和陌生人在一起,(……)這次試驗讓她變的開朗了。另外,這次試驗也確實有效果,她的注意力確實提升了,她會認真做好自己關注的事,而這以前是做不到的,你知道這種改變,對她意味著什么。
在談到tDCS和**干預,那種方式家長接受度更高,所有家長不約而同都選擇了tDCS。節選如下:
20號家長:我相信,它(tDCS)會更好,因為**會對許多器官和精神狀態產生影響,*終會影響整個孩子身體和神經,這也是我們*關心的,也是我選擇它(tDCS)的原因,這當然是有益的。
11號家長:我對tDCS的期望比對**的期望更高, 因為一旦服藥久長久離不開,而且還有那么多副作用。
*后,在倫理方面,由于價值觀的不同,家長的態度形成了鮮明的反差,這里舉兩個引發家長擔憂的例子。
18號家長:我害怕孩子使用它以后,會變得不像他自己認為的那樣努力了,因為可以借助外力獲得成功,這對于他今后在面對競爭時,會主動更多的借助外界幫助,而不是自己努力,這對他今后成長是不利的。
4號家長:(就是認為效果很好的那位學生的家長)對于成年人來說,他們可以自己決定是否要用這樣的方法(指利用tDCS等干預方法)或類似的方法獲得更好的表現。我覺得在學齡期,這會導致更多的競爭,這會讓不同家庭之間造成不公平,因為經濟原因,負擔不起的孩子就會和使用它(tDCS)的孩子之間產生差距。雖然我知道這對很多人來說是極大的誘惑(指tDCS干預效果),但我還是不推薦它。
【訪談總結】
在本次試驗采訪階段,共采訪了11名女生、7名男生;18位家長中,有13位是母親,5位是父親。研究團隊認為,這說明媽媽對新技術的接受程度更強;同時,在照顧孩子學習、生活方面,媽媽承擔著更重要的角色。
【研究結論】
這項研究的意義在于,它是**項探討tDCS在兒童、青少年,和父母接受程度的調查。本次研究,所有學生和家長,在之前均沒有使用過tDCS設備,對它在神經系統****方面的應用,也沒有了解。
這項研究,讓我們了解了學生和家長對認知增強(包括兒童和青少年認知增強)技術的看法和理解。tDCS及相關技術,未來將作為家庭療法,進入更多家庭中,這次研究,學生和父母的觀點,為今后設備推廣和使用提供了實踐經驗。
以往的研究,沒有考慮實際應用中學生和父母的反應,這也影響了它(指tDCS)的推廣,以及在兒童和青少年中開展研究造成了困難。盡管tDCS的研究信息非常詳細, 但父母對tDCS的現狀依然缺乏了解(包括相關理論、試驗證據等)。另一方面,本次研究反應出來的家長對tDCS引發的倫理問題(如使用tDCS導致的教育不公平),這在之前的研究中是沒有涉及的,也是今后研究的一個方向。