脑机启侦 | 脑刺激效果与学习能力相关，而不是年龄（12.28）

图片来源：npj Science of Learning

随着年龄的增长，我们的认知和运动功能逐渐衰退，这不仅影响了我们的独立性，也降低了整体生活质量。为了改善或彻底消除这一现象，研究人员开发了多种技术，其中非侵入性脑刺激（non-invasive brain stimulation, NIBS）因其无需手术或植入物的特性而备受关注。

一种特别有前景的技术是阳极经颅直流电刺激（anodal transcranial direct current stimulation, atDCS），它通过头皮上的电极传递恒定的低电流，调节神经元活动。然而，关于atDCS的研究结果并不一致，导致一些人从中受益，而另一些人则没有明显效果。这促使科学家们探索影响脑刺激响应性的因素，尤其是年龄是否是一个重要因素。

研究介绍

最近，由瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）的弗里德赫姆·汉梅尔（Friedhelm Hummel）领导的研究团队发现，个体对atDCS的响应性与其学习能力密切相关，而非年龄。这项研究发表在《npj Science of Learning》上，揭示了学习机制效率如何影响脑刺激的效果。

研究人员招募了40名参与者，包括20名中年人（50-65岁）和20名老年人（65岁以上）。每个组别进一步分为接受真实atDCS和安慰剂刺激的两组。参与者在10天内每天在家练习一个手指敲击任务，旨在研究运动序列学习。任务要求他们使用键盘复制一个数字序列，尽可能快且准确。

研究方法

研究人员使用了一个基于公共数据集训练的机器学习模型，根据参与者的初始表现将其分类为“最优学习者”或“次优学习者”。该模型旨在预测哪些人会从atDCS中受益，具体取决于他们在早期训练中整合任务信息的能力。

研究结果显示，次优学习者——即那些在学习初期对任务掌握较慢的人——在接受atDCS时表现出更快的准确性提升。这种效果并不局限于某个特定年龄段，年轻的参与者中也有次优学习者。相反，无论年龄大小，最优学习者在接受atDCS后反而出现了表现下降的趋势。

这一发现表明，脑刺激对于那些在初期学习中遇到困难的人更为有效。换句话说，atDCS似乎具有恢复性而非增强性的作用，这意味着它更适合用于康复治疗，帮助那些因脑损伤（如中风或脑外伤）而失去技能的人重新学习。

“通过应用不同的机器学习方法，我们能够解开不同因素对个体脑刺激效果的影响。”该研究的第一作者巴勃罗·马西拉（Pablo Maceira）说，“这将为最大化脑刺激在个体中的效果铺平道路。”

研究意义

这项研究表明，未来的脑刺激治疗可能会更加个性化，基于个体的具体需求而不是通用特征（如年龄）来制定方案。这种方法有望提高基于脑刺激的干预措施的有效性，特别是在神经康复领域，其核心是重新学习因脑损伤而丧失的技能。

“在未来，临床医生可以使用我们算法的高级版本来判断患者是否能从脑刺激疗法中受益，从而增强神经康复的效果并实现个性化治疗。”汉梅尔教授表示。

新闻来源：npj Science of Learning