增强脑功能和治疗疾病的新工具

新的研究表明,电刺激可以快速进行。并且可逆地—增加或减少健康人的执行功能并改变他们的行为。

RobertReinhart将内侧额叶皮层称为“大脑的警钟”。

“如果你做一个错误,这个大脑区域火了,“rdquo;莱因哈特说,他是一所艺术与科学学院的心理学和脑科学助理教授。“如果我告诉你你犯了错误,它也会发射。如果有什么东西给你带来惊喜,那就会发生火灾。”在钢琴上打出一个酸涩的音符,内侧额叶皮层亮起,帮助您尽快纠正错误。在健康的人群中,大脑的这个区域与附近的区域,即侧前额叶皮层,一个存储规则和目标的区域携手合作(或者可能是叶中的肺叶),并且在改变我们的决策和行动方面也起着重要作用。

“这些可能是涉及执行功能和自我控制的两个最基本的大脑区域,”莱因哈特说,他使用了一种新技术,称为高清经颅交流电刺激(HD-tACS)来刺激这两个区域,电极放在参与者的头皮上。利用这项新技术,他发现改善这两个区域之间脑波或振荡的同步增强了彼此之间的沟通,使参与者能够更好地完成与学习和自我控制相关的实验室任务。相反,对这些地区的脑电波时间进行去同步或破坏,会影响参与者。学习和控制自己行为的能力,莱因哈特可以通过改变他的电刺激方式迅速解决这一问题。

这项工作于2017年10月9日发表在“美国国家科学院院刊”上(PNAS),表明电刺激可以快速—并可逆地—增加或减少健康人的执行功能并改变他们的行为。这些发现有朝一日可能会导致可以增强正常大脑功能的工具,可能有助于治疗从焦虑到自闭症的疾病。

“我们一直在寻找大脑活动和行为之间的联系—它不是足以只有其中一件事。这就是为什么这个发现如此令人兴奋的一部分”DavidSomers(GRS’93),心理学和脑科学教授兼主席。那些没有参与这项研究的萨默斯将这种刺激比作“涡轮增压充电”。为了你的大脑。“它很容易让大脑中的东西变得混乱,“rdquo;他说,“但实际上更难以改善功能。”

最近的研究表明,内侧额叶皮层和外侧前额叶皮层的数百万个细胞群可以通过精确的方式相互通信。它们同步振荡的时间,这些脑节律似乎以相对较低的频率发生(大约每秒四到八个周期)。虽然科学家们之前研究过这些波,但Reinhart是第一个使用HD-tACS来测试这些细胞群如何相互作用以及它们之间的相互作用是否对学习和决策有用的行为。在由国立卫生研究院资助的他的工作中,Reinhart能够使用HD-tACS分离和改变这两个特定的大脑区域,同时还记录参与者’通过脑电图进行电脑活动。

“科学比以前做过的更加强大,精确得多,”Somers说。

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