经颅直流电刺激干预工作记忆的脑功能网络研究

工作记忆是高级认知功能的重要基础,为探索经颅直流电刺激(t DCS)对工作记忆的影响及具体机制,招募18位被试参加实验,采集被试在伪/阳极/阴极t DCS刺激后三图、四图以及五图记忆负载任务中的行为数据(准确率、反应时长)与脑电信号。首先根据行为数据对工作记忆能力进行评估,再利用不同通道之间脑电信号的相关性,构建各状态下的脑功能网络,计算出平均度D、平均聚类系数C和全局效率E等网络特征参数,最后结合不同极性t DCS刺激后3种记忆负载任务中的行为数据与网络特征参数变化进行分析。研究表明,阳极刺激后四图与五图负载任务中的准确率(四图:89.75%±1.36%;五图:78.50%±2.25%)较伪刺激后(四图:81.25%±2.30%;五图:73.25%±5.36%)均有显著提升(P<0.05),而阴极刺激后行为数据的变化无规律可循。根据脑功能网络特征参数的变化可以发现,阳极刺激后高度值节点主要分布在刺激点F3以及周围区域,3种记忆负载任务中的网络特征参数与伪刺激后相比均显著增加(P<0.05),且在四图负载任务中增幅最大(伪刺激:D=10.55±2.31,C=0.60±0.07,E=0.26±0.03;阳极刺激:D=15.37±1.35,C=0.71±0.04,E=0.34±0.02),而阴极刺激后的高度值节点主要分布在右侧额叶与枕叶区域,且网络特征参数只在五图负载任务中表现出显著降低(伪刺激:D=13.73±2.42,C=0.64±0.07,E=0.31±0.04;阴极刺激:D=11.46±2.31,C=0.58±0.05,E=0.28±0.03)。结果表明,阳极刺激通过激活左背外侧前额叶皮层活性,可有效提升工作记忆性能,且在难度适中的任务中提升效果更显著;阴极刺激可抑制该皮层活性,使大脑连通性能下降,但大脑选择其他脑区进行功能代偿,有较大的个体差异性,且抑制效果在高难度任务下更显著。