对大脑的电刺激 美国军方为何在这项技术上投入巨资?

在目前医学参考文献中考虑的所有心理治疗机制中,出现了一种新技术,你时不时会在新闻中听到这种技术的名字,即对大脑的电刺激,事实上,这项技术的第一个结果引起了一组研究人员的兴趣,但美国国防部下属机构国防高级研究计划局 (DARPA)对这项技术非常感兴趣,希望这项技术能帮助美国士兵变得更能集中注意力、更聪明、更深入地思考,那么,那些刺激大脑特定区域的微弱电荷的秘密是什么?

几年前,美国国防部下属机构国防高级研究计划局宣布了一项名为“tDCS”的经颅直流电刺激技术,这项技术有望在提高人们在各个领域能力方面取得非凡的成果,从提高运动技能开始(例如中风患者的康复)到使语言更容易学习,这一切都是通过将微弱的电流传递到大脑的目标区域,激活神经元来实现的,研究中使用的最简单的 tDCS 设备由一个刚刚超过 9 伏的小电池组成,该电池连接到一块嵌入金属的海绵上,海绵贴在人的头皮上。

研究机构DARPA想知道,这项技术是否有可能更快地训练士兵,基于这个问题,该机构向美国新墨西哥大学的研究人员提供了一笔资助,以检验这一假设。

研究人员在虚拟现实中建立了一个战斗训练环境,这本质上是一个视频游戏,军方用来训练士兵应对不同的情况。在实验过程中,他们向士兵展示了修改过的嫌疑人和隐藏炸弹的游戏内图像,然后要求他们快速判断这些场景是否包含危险迹象,第一组参与者在 MRI 机器上进行了这项实验,该机器记录了实验期间大脑最活跃的区域。

然后研究人员对 100 名新人重复了实验,这次将电极放置在之前 MRI 显示的大脑活动部分,之后,他们将 2 毫安的小电荷传递给其中一半接受测试者(这种电流太小而不会造成任何危险),而另一组接受的电流量较​​小,在某些条件下,接受全剂量治疗的第一组表现要好两倍,并且在训练后一小时进行的测试中表现出色,这表明,他们学到的东西是牢固的。

在研究结束时,研究人员得出结论,在头皮上施加少量电流可以帮助人们更快地学习,但在某些情况下,这项技术的收益百分比很小——介于 10%-20% 之间——而在其他情况下,可以获得更大的收益,正如“DARPA”机构进行的研究,这项研究的合著者、新墨西哥大学心理学教授文斯·克拉克表示,“尽尽管我尝试用所有数据处理方法来解释这项技术的效果,但它的效果并没有改变,所有的结果都是真实的,无论我如何努力摆脱这种影响,我都找不到办法做到这一点。”

这个主题后来发展起来,DARPA 情报机构的版本,称为 ARPA,设计了一个程序,探索将这项技术与其他领域(如运动、营养和游戏)相结合的可能性,目的是显着提高人类在这些领域的表现,美国乔治梅森大学心理学教授、ARPA 团队顾问拉贾帕拉·苏拉曼表示,“所有这一切的最终目标是让人类变得更加聪明。”

无论 ARPA 是否找到了让间谍更聪明的方法,脑电刺激领域将改变我们对神经结构和潜在智力过程的整体理解,根据该领域许多领先的神经科学家的观点,这项技术将为我们提供四个主要发现。

首先,增加我们对神经连接的理解

通过使用对大脑进行电刺激技术或“神经刺激”药物,工作依赖于精神集中的员工可能会发现他们是举重运动员和棒球运动员。

德国哥廷根大学的迈克尔·尼采和沃尔特·保卢斯以及纽约大学的 马罗姆·比克松等神经科学家,已经开始明确负责刺激大脑的神经机制,他们的研究结果表明,将电流传递到大脑会增加神经元的灵活性,使它们更容易形成新的神经连接。

但在此之前,我们必须清楚地认识到,我们的大脑不像机器那样工作,而且大脑中的组成也不是一按就能运转的按钮,例如,你无法只需单击一个按钮,就能解决困扰你的难题,你无法按下一个按钮,就可以学习斯瓦希里语(一种在东非海岸传播的语言,是肯尼亚、坦桑尼亚和乌干达的官方语言),但即使将大脑暴露在电荷中并不能神奇地提高智力,但它可能会暂时显着提高一些与智力相关的任务的性能,例如记忆检索和认知控制。

这无疑会引发很多伦理挑战,其中一些在“神经刺激”药物问世后就已经提出,例如 Provigil(一种治疗一些睡眠要求高的疾病的新药),通过使用这些技术或药物,工作依赖于精神集中和大量注意力和知识的员工,例如飞行控制员和物理学家,可能会发现,他们自己就是骑自行车的人、举重运动员和棒球运动员,如果他们不求助于这些技术,他们可能会被那些不满足于他们天生能力的人所取代,并使用这些技术来提高他们的能力。

其次,制造这些设备将是常见且有风险的

随着搜索结果的传播,Reddit 等社交和新闻网站分享了制作简单脑电刺激设备的技巧,以及在何处放置电极以获得特定效果,作为回应,莱特州立大学的神经科学家迈克尔·韦森德出现了,警告人们不要这样做。

关于这个领域,我们还有许多未知,也许我们首先要问:如果持续很长时间,神经刺激是否安全?人们会在一段时间后上瘾吗?牛津大学的特蕾莎·伊奥科拉诺和罗伊·卡多什等一些神经科学家警告说,电刺激的认知增强可能“以牺牲其他认知功能为代价”。

当这两位研究人员对一些被要求用符号记住不同数字代码的参与者施加电刺激时,参与者在记忆符号方面的得分比对照组(没有受到刺激)更快,但是,他们在执行计算时使用这些符号的速度较慢,我们可以从这种经验中推断出,思考是一场输赢的游戏,因为我们不能在不从它们中减去一些东西的情况下,为我们的智力增加额外的优势。

第三:这只是开始

全国(美国)的神经科学家越来越关注其他类型的电磁辐射如何影响大脑,而其他人正在寻找在此过程中使用交流电、磁能和超声波的有效方法,似乎有很多方法可以用各种有效的技术来刺激大脑的神经回路,但基础研究仍处于起步阶段,对此,心理学教授文斯·克拉克评论说:“现在得出明确的结果还为时过早,这项技术仍处于实验阶段,我们现在所能做的就是监控效果并尝试改变或操纵它们以获得多个结果。”

随着我们对神经连接的了解越来越多,我们能够更好地将能量输送到大脑中正确的位置,而不是将电荷或超声波无用地传递到大脑的大部分区域。早期研究表明,瞄准这些地方可以解释微弱的改进与研究机构 DARPA 令人印象深刻的结果之间的差异。

第四:医疗领域最值得这项技术

在不久的将来,不难看到大量专门用于帮助学习、获得认知能力或改善情绪的治疗方法。人们在这里使用一点电流来增强工作记忆(负责存储信息),更多一点来帮助掌握语言,以及一点超声波来改善一个人的心理健康。

另一方面,纽约大学神经科学教授马罗姆·比克松担心,对提高认知能力的关注可能会掩盖一些患者需要的治疗方法,他认为,医疗领域最值得这项技术用于治疗一些疾病,例如癫痫、偏头痛、中风损伤和抑郁症。

马罗姆·比克松补充说,“早期的科学和医学试验表明,这项技术可以产生显着的药物效应,尤其是对那些对治疗没有反应的患者。”脑电刺激领域的研究人员每天都以减轻人类痛苦为目标,为此,他们中的许多人希望见证使用该技术的医学试验并开始对其进行测试,并将其结果与最强和最受欢迎的药物结果进行比较。

在此背景下,乔治梅森大学心理学教授拉贾帕拉·苏拉曼表示,“我们希望美国国立卫生研究院能够采纳这个想法,我们非常希望看到 tDCS 技术和抗抑郁药之间真正而明确的竞争,最好的将获胜。”


本报告翻译自《大西洋月刊》,并不一定反映半岛电视台编辑立场。

来源 : 半岛电视台