本研究Transcranial electrical stimulation improves cognitive training effects in healthy elderly adults with low cognitive performance發(fā)表于2021年的Clinical Neurophysiology（5-Years IF=3.9），來自瑞士伯爾尼大學(xué)的Christine Krebs等人為本文的第一作者。

摘要

本研究探討經(jīng)顱直流電刺激(tDCS)和經(jīng)顱交流電刺激(tACS)改善健康老年人認(rèn)知訓(xùn)練的效果，并進(jìn)一步探究訓(xùn)練效果的改善是否受到一般認(rèn)知表現(xiàn)或年齡的影響。

方法:

在本研究中，59名健康的老年被試(平均年齡71.7歲)進(jìn)行CPS認(rèn)知能力訓(xùn)練(每周2次共10次，每次50分鐘)，并在訓(xùn)練的前20分鐘對左背外側(cè)前額葉皮層(DLPFC)進(jìn)行tDCS (2 mA)、tACS (5 Hz)和偽刺激(20分鐘)中的一種。通過蒙特利爾認(rèn)知測試(MoCA)對認(rèn)知表現(xiàn)進(jìn)行評估，在認(rèn)知訓(xùn)練前后以及6個月和12個月的隨訪中，通過VTS維也納心理測試系統(tǒng)進(jìn)行認(rèn)知評估，并計算認(rèn)知綜合評分。

結(jié)果:

兩組被試的認(rèn)知綜合評分均有顯著提高，但未受到神經(jīng)刺激的進(jìn)一步調(diào)節(jié)。其他分析顯示，初始蒙特利爾認(rèn)知評估(MoCA)評分較低(<1 SD)的參與者在tDCS中的改善明顯高于偽刺激組。

結(jié)論:

tDCS改善了認(rèn)知訓(xùn)練的效果，但僅適用于初始認(rèn)知表現(xiàn)評分較低的被試。

研究背景

以往的研究發(fā)現(xiàn)，基于計算機(jī)的認(rèn)知訓(xùn)練(CCT)能夠有效改善隨著年齡增長認(rèn)知能力的下降。將計算機(jī)化的認(rèn)知訓(xùn)練與經(jīng)顱電刺激tES相結(jié)合能夠增加和延長認(rèn)知訓(xùn)練的效果。

tDCS和tACS是經(jīng)顱電刺激tES的兩種常用模式，以往的研究已經(jīng)證實CCT分別與tDCS和tACS結(jié)合均能夠改善健康人群的認(rèn)知表現(xiàn)。本研究采用計算機(jī)化的CPS認(rèn)知訓(xùn)練系統(tǒng)來進(jìn)行認(rèn)知訓(xùn)練，在訓(xùn)練前后采用VTS維也納心理測試系統(tǒng)進(jìn)行認(rèn)知水平評分，并探究tDCS和tACS的刺激能否改善認(rèn)知訓(xùn)練的結(jié)果，以及這種改善是否受到一般認(rèn)知表現(xiàn)及年齡的影響。

研究方法

本研究采用雙盲、假對照、平行組設(shè)計，共進(jìn)行10次CCT認(rèn)知訓(xùn)練(每周2次)。在認(rèn)知訓(xùn)練前后以及訓(xùn)練結(jié)束后6個月和12個月內(nèi)對被試的認(rèn)知功能進(jìn)行評估(圖1)。

圖1 研究過程

01 被試

本研究的被試是59名健康老年人(平均年齡71.7±6.1歲，其中31名男性，28名女性）。

02 認(rèn)知評估和問卷調(diào)查

采用蒙特利爾認(rèn)知評估(MoCA)分別在干預(yù)前(即在干預(yù)前6周內(nèi))，以及認(rèn)知干預(yù)結(jié)束后的6和12個月內(nèi)對健康老年人進(jìn)行認(rèn)知評估。同時，采用VTS維也納心理測試系統(tǒng)(奧地利Schuhfried公司生產(chǎn)，國內(nèi)由深圳瀚翔腦科學(xué)技術(shù)股份有限公司總代理)進(jìn)行認(rèn)知測試（詳見表1），并將測試分?jǐn)?shù)進(jìn)行主成分分析，計算出認(rèn)知綜合分?jǐn)?shù)。

表1 VTS維也納心理測試系統(tǒng)測試項目

03 基于計算機(jī)的認(rèn)知訓(xùn)練（CCT）

被試每周接受2次CPS認(rèn)知能力訓(xùn)練（采用“CogniPlus”軟件，奧地利Schuhfried公司生產(chǎn)，國內(nèi)由深圳瀚翔腦科學(xué)技術(shù)股份有限公司總代理），一共進(jìn)行了5周共10次訓(xùn)練。被試在進(jìn)行計算機(jī)認(rèn)知訓(xùn)練時，使用的是配備有特殊鍵盤的臺式電腦(22英寸屏幕)。在認(rèn)知訓(xùn)練中有5個不同的任務(wù)，一共訓(xùn)練了50分鐘(圖2)。參與者在同一個房間里單獨訓(xùn)練，相互之間沒有互動。

圖2 訓(xùn)練session

04 實驗程序

本研究采用雙盲設(shè)計，被試被隨機(jī)分配進(jìn)行tDCS、tACS、偽刺激中的一種，在每個干預(yù)過程的前20分鐘進(jìn)行經(jīng)顱電刺激，在這一過程中，被試交替訓(xùn)練選擇性注意和分配性注意，每個注意域訓(xùn)練5次。

進(jìn)行經(jīng)顱電刺激時，將陽極(5x7厘米)放置在左側(cè)DLPFC上方，陰極(10x10厘米)放置在右眼眶的上方。進(jìn)行tDCS經(jīng)顱直流電刺激時施加2 mA的電流，在進(jìn)行tACS經(jīng)顱脈沖電刺激時施加1 mA的電流。

結(jié)果

01 人口統(tǒng)計學(xué)結(jié)果

刺激組在年齡、性別、受教育程度、一般認(rèn)知表現(xiàn)(MoCA)、GDS評分和認(rèn)知綜合評分方面沒有顯著差異(表2)。

表2 研究樣本的人口統(tǒng)計學(xué)數(shù)據(jù)

02 認(rèn)知訓(xùn)練對認(rèn)知綜合評分的影響

時間(基線和隨訪評估之間的1.5、7.5和13.5個月)對認(rèn)知綜合評分差異有顯著影響(F(2,106.34) = 13.66, p < 0.001)，刺激對認(rèn)知綜合評分差異無顯著影響(F(2,55.93) = 2.43, p = 0.10)。MoCA評分對認(rèn)知綜合評分差異無顯著影響(F(1,52.99) = 0.01, p = 0.91)。

MoCA評分與刺激之間存在顯著的交互作用(F(2,52.93) = 7.48, p =0.001)。MoCA評分低的tDCS組認(rèn)知綜合評分比MoCA評分低的假刺激組改善更多(β = 0.34, t(56.40) = 3.36, p < 0.001, p校正后= 0.004)。這種效果似乎穩(wěn)定了長達(dá)12個月(圖3)。

年齡對綜合評分差異無顯著影響(F(1,53.50) = 0.07, p = 0.78)，年齡與刺激之間無顯著交互作用(F(2,53.41) = 2.19, p = 0.12)。

圖3 蒙特利爾認(rèn)知評估(MoCA)的得分差異變化

03 刺激期間的任務(wù)表現(xiàn)

對于注意分配任務(wù)，session和刺激之間存在顯著的交互作用(F(2,205.55) = 3.06, p = 0.049，圖4)。進(jìn)一步分析表明，tACS組和偽刺激組在變量session的條件效應(yīng)上存在顯著差異(β = 0.24, t(205.88) = 2.47, p = 0.007, p校正后= 0.03)。

注意選擇任務(wù)的結(jié)果顯示刺激與session之間沒有顯著的交互作用(F(2,222.57) = 0.14, p = 0.87)。