早在2006年，國(guó)務(wù)院辦公廳主辦的中國(guó)政府網(wǎng)，就發(fā)表了一篇題目為《科普：睡眠時(shí)刺激大腦可能提高記憶力》的文章，介紹了德國(guó)科學(xué)家的一項(xiàng)研究，他們發(fā)現(xiàn)人們睡眠時(shí)用電流刺激大腦，增強(qiáng)腦波，可能有助于提高記憶力。如今16年過(guò)去了，進(jìn)展如何？

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，這項(xiàng)研究也取得了極大進(jìn)展，特別是隨著我國(guó)載人航天技術(shù)的大爆發(fā)，目前我國(guó)在這方面，已經(jīng)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步！

周仁來(lái)教授（北京師范大學(xué)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)心理北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任）在《經(jīng)顱電刺激技術(shù)在睡眠調(diào)節(jié)中的作用和應(yīng)用展望》一文中，為我們?cè)敿?xì)介紹了我國(guó)航天科技在這方面的進(jìn)展。

周仁來(lái)教授

周仁來(lái)教授指出：越來(lái)越多的研究表明，睡眠對(duì)記憶鞏固有良好的幫助作用。

在航天飛行中，自然的24小時(shí)光/暗周期不復(fù)存在，多數(shù)低軌道載人飛行任務(wù)（如航天站）的光／暗周期約為90分鐘，地球1晝夜時(shí)間，飛船已繞地球飛行16圈，經(jīng)歷了16個(gè)“晝夜”。據(jù)統(tǒng)計(jì)，幾乎所有航天員，主觀報(bào)告都顯示在執(zhí)行航天任務(wù)時(shí)存在睡眠嚴(yán)重不足的現(xiàn)象。

當(dāng)前，在tDCS干預(yù)睡眠的研究領(lǐng)域取得了不少進(jìn)展，尤其是最近的研究開(kāi)始，結(jié)合深度學(xué)習(xí)、腦機(jī)結(jié)合，以及神經(jīng)反饋等技術(shù)，干預(yù)手段逐漸向智能化邁進(jìn)。同時(shí)，考慮到刺激的效果和大腦的實(shí)時(shí)狀態(tài)有密切的聯(lián)系，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)大腦EGG信號(hào)，可以更好地實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)效果。

tDCS技術(shù)干預(yù)睡眠，對(duì)增強(qiáng)記憶有效嗎？

以下內(nèi)容，來(lái)自呂貝克大學(xué)和諾斯克醫(yī)療器械公司的三位專(zhuān)家：麗莎·馬歇爾教授（Lisa Marshall）、馬蒂亞斯·莫勒教授（Matthias M?lle）、哈拉赫爾·加多蒂爾教授（Halla Helgadóttir），也是2006年國(guó)家政府網(wǎng)《科普：睡眠時(shí)刺激大腦可能提高記憶力》采用的資料。

通過(guò)下面的試驗(yàn)，有令人信服的證據(jù)，說(shuō)明睡眠有助于新記憶的長(zhǎng)期鞏固。

【試驗(yàn)對(duì)象】

13名學(xué)生，來(lái)自呂貝克大學(xué)。

【試驗(yàn)?zāi)康摹?

在睡眠期間通過(guò)tDCS技術(shù)進(jìn)行干預(yù)，之后進(jìn)行記憶能力從測(cè)試，來(lái)驗(yàn)證干預(yù)效果。

【試驗(yàn)方法】

1、將參與試驗(yàn)的同學(xué)，分為實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組；

2、實(shí)驗(yàn)組同學(xué)在睡眠期間（剛?cè)胨瘯r(shí)，處于慢波睡眠階段），接受tDCS技術(shù)干預(yù)，對(duì)照組，僅佩戴設(shè)備，不進(jìn)行干預(yù)；

3、通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)大腦EGG信號(hào)，記錄睡眠狀態(tài)中的數(shù)據(jù)；

4、通過(guò)單詞記憶測(cè)試（睡前，學(xué)習(xí)46個(gè)單詞，醒后30分鐘進(jìn)行測(cè)試，記錄正確率和用時(shí)），進(jìn)行效果對(duì)比。

【試驗(yàn)數(shù)據(jù)】

如上圖所示，紅域?yàn)槔胻DCS技術(shù)干預(yù)階段。

試驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)組、對(duì)照組睡眠中各階段數(shù)據(jù)變化情況。

【試驗(yàn)結(jié)果】

如上圖所示：

單詞回憶成績(jī)：實(shí)驗(yàn)組同學(xué)成績(jī)（黑色柱子）相比對(duì)照組同學(xué)（白色柱子）提高近一倍；

單詞回憶用時(shí)：實(shí)驗(yàn)組同學(xué)成績(jī)，相比對(duì)照組同學(xué)，提高約20%。

【試驗(yàn)結(jié)論】

睡眠時(shí)，通過(guò)tDCS技術(shù)，對(duì)大腦進(jìn)行適當(dāng)?shù)母深A(yù)，確實(shí)能夠增進(jìn)和鞏固記憶力。（該論文發(fā)表于《Nature》上，說(shuō)明試驗(yàn)的權(quán)威性、以及試驗(yàn)結(jié)論，得到了科學(xué)界的廣泛認(rèn)同）

為什么tDCS技術(shù)干預(yù)睡眠，能提升記憶力？

其實(shí)，早在1924年，兩位美國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)睡眠能有效地減緩遺忘；經(jīng)過(guò)多年的研究，科學(xué)家了其中的生理原因：

清醒時(shí)：信息被存儲(chǔ)在海馬體內(nèi)，此時(shí)形成的是短期記憶；

睡眠階段：在慢波睡眠中，存儲(chǔ)在海馬體的內(nèi)短期記憶，會(huì)逐步向新皮層轉(zhuǎn)移，形成長(zhǎng)期記憶。

2011年，該團(tuán)隊(duì)又進(jìn)行了一次試驗(yàn)，也驗(yàn)證了上述理論。

本次研究，該團(tuán)隊(duì)對(duì)試驗(yàn)方案進(jìn)行了調(diào)整。相交5年前的試驗(yàn)，這次不僅人數(shù)增加到41名，同時(shí)對(duì)試驗(yàn)方案進(jìn)行了調(diào)整。

如圖所示，5年前的試驗(yàn)，僅在剛?cè)胨瘯r(shí)通過(guò)tDCS進(jìn)行干預(yù)；本次試驗(yàn)分為2組，A組重復(fù)之前的試驗(yàn)，即在剛?cè)胨瘯r(shí)，處于慢波睡眠階段時(shí)，進(jìn)行tDCS技術(shù)干預(yù)；B組則在睡眠進(jìn)入深睡眠（快速眼動(dòng)睡眠）階段，進(jìn)行tDCS技術(shù)干預(yù)。

如上圖所示，這次試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：

1、在慢波睡眠階段，使用tDCS技術(shù)干預(yù)，改善了新皮層的慢波結(jié)構(gòu)（slow oscillation），增強(qiáng)短期記憶→長(zhǎng)期記憶的轉(zhuǎn)化；

如上圖所示，注意實(shí)驗(yàn)組（黑色柱字）和對(duì)照組（白色柱字）在慢震蕩0~1赫茲（slow oscillation）、8-12Hz（Slow frontal spindle activity）、12~15Hz（Fast parietal spindle activity）的對(duì)比。

2、不正確的tDCS技術(shù)干預(yù)，會(huì)削弱慢波結(jié)構(gòu)（slow oscillation），抑制短期記憶→長(zhǎng)期記憶轉(zhuǎn)化。

如上圖所示，不正確的干預(yù)，影響了慢波結(jié)構(gòu)（slow oscillation）實(shí)驗(yàn)組數(shù)據(jù)（黑色柱子）反而不如對(duì)照組（白色柱子），直到撤銷(xiāo)了不正確的干預(yù)后（紅圈處），情況才恢復(fù)正常。

近年來(lái)，國(guó)外各大公司都在研究，將此項(xiàng)技術(shù)用于改善睡眠、增強(qiáng)記憶力。如波音和通用公司共同持股的 HRL Laboratories、美國(guó)加州的Thync公司，都已研發(fā)出了可穿戴tDCS設(shè)備、投入市場(chǎng)，國(guó)內(nèi)也應(yīng)盡快在此領(lǐng)域有所突破。

參考文獻(xiàn)

《經(jīng)顱電刺激技術(shù)在睡眠調(diào)節(jié)中的作用和應(yīng)用展望》

《Safety of Noninvasive Brain Stimulation in Children and Adolescents》

《Boosting slow oscillations during sleep potentiates memory》