用电刺激大脑，能治病还能让人变聪明？

太长不看：

1.经颅电刺激电量非常低，和电休克治疗是两回事；

2.经颅电刺激在改善疾病症状上有潜在应用，但效果和机制还在研究中；

3.号称能提高专注力、学习能力的商品化头箍，效果并未得到证实。

几年前，我参见了一项特别的实验，叫做“经颅磁刺激”。实验员告诉我，这是一种通过磁场改变大脑活动的无创治疗方式，听起来既神奇又高大上。

……并不是这样。 | giphy

实验前心里有些忐忑，实验小哥给我吃定心丸，说他做过好几百次这种实验，好多同事也参加过，最多就是头皮有点麻麻的感觉，不会有什么明显的副作用。

他让我坐在椅子上，双臂放松放在扶手上，双手自然下垂，大拇指朝上竖起。给我摆好姿势，实验小哥拿起了一旁的装置。这个仪器看起来像个8字型的球拍，这就是磁场线圈，球拍末端一根挺粗的线连着白色仪器，用来产生磁场。

差不多是这个意思。 | ohba.ox.ac.uk

实验小哥选好刺激模式，把线圈放在我脑部左侧靠近前后中线的位置。“嗯，感觉这里应该是运动皮质”，我在头脑中回想上学时学过的大脑功能解剖图。这时，就听到像啄木鸟一样的“多多多”的一阵声音，我头上也感觉到很轻的敲击。又一阵“多多多”，我的右手大拇指突然不自主地动了一下。哇，真的在刺激我的运动区。

这时试验小哥把线圈稍微朝头顶的方向移动了一下，一阵“多多多”，这次我的胳膊动了一下。“如果他再往头顶移动，就该是我的腿动了”，我回想着教科书上令人印象深刻的“皮质小人图”。果真，实验进程和我预想的一样。

控制运动的脑区与身体各部位的对应关系。 | 图书《连接组》

接下来20分钟不同脑区的刺激，我没有看到什么立竿见影的效果。实验小哥解释说，刺激的是调节情绪的脑区，因此不会有明显的可以观察到的反应。

在接受刺激时，我可以随意做想做的事，感觉仿佛是在发廊做头发。电刺激结束后，除了感觉耳边还在回响着“多多多”的声音，似乎没有什么特别的感觉。

实验结束后我在电脑上完成了一个心理学实验，实验小哥说虽然不能告诉我具体的实验目的，但是可以透露，这是为了探索抑郁症的新治疗方法。

经颅电刺激可不是电击治疗

提到大脑电刺激，很多人的第一反应是《飞越疯人院》或者网瘾中心的电休克治疗。但实际上，经颅电（磁）刺激很温和，电量非常低，大部分人会感觉到头皮发麻和轻微的头晕，严重的副作用很难见到；而电休克治疗所用的电压往往在上百伏，电量是经颅电刺激的几十倍。

电休克治疗比经颅电刺激用的电量高得多。 | 电影《飞越疯人院》

经颅电刺激通过头皮表面的电极，用低电量刺激大脑，一般来说装置有两个电极和一个电池电源。这种操作又分为直流电和交流电。直流电刺激中，电极一般有一正一负，简单地说，正极刺激的脑区脑活动会被增强，负极则起抑制作用。而交流电刺激提供的电流为正弦波的交流电，两个电极分别有一半时间为正极一半为负极，影响的是脑电波的同步。

我体验过的经颅磁刺激，是利用磁场的变化来产生电流，并刺激相关的脑区，从而对大脑皮层神经元放电产生兴奋或抑制作用。

电量更大的电休克治疗，则是通过引起大脑皮层广泛性脑电发放，达到控制精神症状的目的。过去，电休克治疗会引起意识丧失和痉挛发作，而现在的电休克治疗都会在治疗前使用静脉麻醉药和肌肉松弛剂，病人的抽搐明显减轻。

电休克治疗听起来非常恐怖，但是在临床治疗适应症范围之内的疾病，比如抑郁症、躁狂急性发作和木僵状态等，其作用是非常显著的，挽救了很多病人的生命。但是也有一些所谓的“诊所”超规将电休克用于一些没有被批准的适应症，比如“网络成瘾”等，这是应该坚决杜绝的。

刺激大脑，让神经元正常放电

不管是哪一种电刺激方式，它们对于大脑的影响都是通过调节神经元的放电方式实现的。

大脑是带电的，人们经常说的“给大脑充电”不无道理。大脑活动的基础是神经元的电活动。神经元工作时会放电，一个神经元的放电会产生一系列的多米诺效应，引起其他神经元的放电。这个过程并不是杂乱无章的，而是有一定的节律，这也就是所谓的脑电波。

节律对于大脑是非常重要的，不同脑区的节律需要进行时间上的同步，就好像一个大的交响乐团，每种乐器需要实现时间上的同步。大脑的活动就像是一部随时在上演的交响曲，如果失去了节律，就像交响乐失去指挥，大脑相应的功能也会受到影响。

大脑失去节律，好比交响乐失去指挥。 | 图虫创意

大脑的节律有自主性，但也要依赖于和环境的相互作用，学习的过程也是建造一个个不同节律的过程。当我们认识一个新事物、学习一项新技能或者形成一个新记忆时，相关的神经元会一遍遍按照一个模式来放电，这种模式在此过程中被强化，形成习惯性的通路，这个通路以后就会更容易被激活。比如打羽毛球时，运动通路会被激活；考试时，认知和记忆通路会被激活。

但是，如果应该激活的通路由于某些原因不能激活，或者本来该休息的时候，某些通路异常激活，都会造成脑功能的失调。理论上来说，脑电刺激所做的就是通过外力一遍一遍强化该激活的通路，抑制不该激活的通路，目标是让大脑重新学习正性通路。

前景令人兴奋，效果尚无定论

经颅电刺激最早引起人们的关注是2000年前后，德国的两个科学家在实验室里发现，在人的头皮表面进行微弱的电流刺激，可以增加或减弱大脑运动皮层的兴奋性。

不用开颅不用吃药，就能调节大脑的电活动？这引起了很多人的兴趣。从此，经颅电刺激的实验像雨后春笋般涌现，研究相继发现经颅电刺激可以改善脑梗后的认知恢复、改善慢性疼痛、改善抑郁症状等等。

2016年的一项荟萃分析显示，经颅直流电刺激相比对照组，可以更好地实现脑梗患者的运动功能恢复。同年另一项荟萃分析提示，经颅直流电刺激可以有效改善抑郁症患者的症状。今年4月《自然·神经科学》发表的一项研究，则通过经颅交流电刺激成功改善了老年人的工作记忆。

改善老年人的记忆是非常诱人的前景。 | 图虫创意

然而，电刺激影响大脑的方式，要比简单的仪器所呈现的结果复杂得多，而对于目前的研究结果，科学界也存在很多争议。

正因为电刺激的设备比其他很多实验设备要便宜很多，这些实验非常容易开展，这一领域的研究也确实鱼龙混杂。很多研究都是小样本研究，而且研究方法有很大差异，最近的一项荟萃分析指出，由于这些原因，很难比较这些研究，得出让人信服的结论。

另外一个主要问题是，经颅电刺激影响大脑的机制还并不十分清楚。比如，2016年发表的一项使用尸体大脑的研究提示，在头皮进行的电刺激电流经过一层层的解剖结构，最终只有10%能够到达大脑皮层，这么小的电流是否足够影响神经元的电活动，让人生疑。

还有的研究者认为，目前的结论都是在实验室里得出的，出了实验室，电刺激的效果是否对人们的日常生活也有所改善，应该是下一步研究关注的问题。

戴个头箍就变聪明？大脑恐怕不是这么运作的

科学家对经颅电刺激潜在功效的兴趣不仅仅局限于治疗疾病，很快，研究对象从患者拓展到了正常人群。过去几年里，媒体报道了一项又一项经颅电刺激在正常人群中的神奇功能：提高数学能力、增加创造性、增强注意力、提高语言学习能力等等。

这些同样是实验室中尚有争议的结果，但很多人却由此嗅到了商机。已经有眼疾手快的国外商家推出了家用的头颅电刺激装置。这个装置看起来像个挺时尚的耳机，一个塑料头箍，联结四个电极，用电池供电。这一产品的营销策略是面向游戏玩家，称可以增加玩游戏的表现力。

戴个头箍玩游戏，有用吗？ | www.dudeiwantthat.com

实际上，经颅电刺激还没有被批准任何临床应用，但是这款产品钻了个空子，没有提到临床应用，因此不属于健康产品监管的范围，很容易就上市了。中国的市场上也能看到监测脑电波的头箍，据说可以提高学习时的专注力，其卖点也有些类似。

甚至还有很多业余爱好者在家自己组装电刺激装置，自己研究刺激方案，活脱脱一个个大脑黑客。

然而，不论是商品化的还是自己组装的电刺激装置，都和在实验室进行的经颅电刺激显著不同。实验室的刺激模式都是经过很多预实验总结出来的，而自己放置电极时，如果稍微偏离目标位置几厘米，或者电量稍微低一些或高一些，都有可能造成和预期完全不同的效果——更别提预期的效果也未得到证实。

实验室里的经颅电刺激实验。 | www.ox.ac.uk

退一步讲，不考虑这些商品化的经颅电刺激操作上的技术问题，就算经颅电刺激真的能提高专注力、记忆力、学习能力，这项技术真的有必要用于正常人群吗？难道未来人们工作和学习时，都要戴着一个能随时给大脑充电的头箍来提高工作效率？

这恐怕不是聪明大脑的养成之道。

说到底，大脑的聪明才智是从哪里来的？有用的大脑是能够适应外部环境的大脑，大脑在和环境的互动中建立有用的功能连接，使大脑的功能适应它所生存的环境。学习一门外语、学习一项新运动或者建立一段新关系，都在让大脑“变聪明”。没有和生活环境的互动，仅仅通过外力的刺激，即使短时间内改善了大脑的认知功能，这些改变也很难用于解决实际问题。

经颅电刺激在改善疾病症状上的确有着潜在的应用，但是在其作用和机制尚处研究阶段的当下，就将其扩展到患者之外的健康人群，不仅操之过急，而且缺乏令人信服的实际意义。

参考文献

[1]Chhatbar, P. Y., & Feng, W. Data synthesis in meta-analysis may conclude differently on cognitive effect from transcranial direct current stimulation. Brain Stimulation: Basic, Translational, and Clinical Research in Neuromodulation, (2015). 8(5), 974-976.

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[3]Reinhart, R. M. G. & Nguyen, J. A， Working memory revived in older adults bysynchronizing rhythmic brain circuits. Nature Neuroscience. https://doi.

org/10.1038/s41593-019-0371-x (2019).

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作者：PolarVolcano

编辑：odette

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