tDCS电刺激篇，睡眠中如何增强记忆？

Question

先前的研究中作者发现，在大脑皮层施加微弱的delta直流电流刺激，能增强皮层的脑电振荡，而在慢波睡眠中，新皮层的慢波振荡以“从上到下”的方式驱动丘脑和海马同步活动，促进短期记忆向长期记忆不断转化。能否通过低频电刺激的方式，改变新皮层的慢波振荡，进而增强陈述性记忆巩固呢？

慢波睡眠中新皮层的慢波振荡频率为0.5-4Hz（delta波），主频率为0.7-0.8Hz，在学习后的慢波睡眠中，通过微弱电流刺激前额叶新皮层，改变新皮层的慢波振荡，探究慢波振荡改变与记忆巩固之间的联系。

医学生因为在学习中需要记忆很多知识的缘故，通常都有着出色的记忆能力，因此研究人员招募了一批医学生作为被试。实验分为刺激组和非刺激组，在研究人员的引导下，被试带上电极帽，睡前完成单词记忆任务（能用语言表达的）和程序性记忆任务（说不出但会做的），进入睡眠后第一个睡眠周期的慢波睡眠阶段，刺激组接受微弱的0.75Hz电流刺激（人体完全感受不到），而非刺激组则只带电极帽不施加电流刺激。早上被唤醒后，被试接受记忆提取测试，评价记忆结果。

陈述性记忆任务中，刺激组与非刺激组在睡眠觉醒后记忆单词数均增多，但刺激组表现更好（4.77>2.08），而程序性记忆任务中，两组被试没有表现出显著性差别。与非电刺激组相比，电刺激组在电刺激之后的1小时内，睡眠结构发生改变，慢波睡眠和REM睡眠均显著增多，而浅睡眠减少。功率谱分析显示：0.5-1Hz的慢波、8-12Hz的慢spindle能量均有不同程度提高，12-15Hz的快spindle能量则没有提升。

1.新皮层delta电刺激有效提升了海马依赖性的陈述性记忆，而与REM睡眠有关的程序性记忆，因其巩固不在慢波睡眠阶段进行，因此巩固没有得到增强。

2.新皮层delta电刺激有效增强了新皮层的慢波振荡，改变睡眠结构使慢波睡眠增多，加强了“新皮层-丘脑-海马”之间的交流对话，为慢波睡眠促进记忆巩固提供了实验依据。

3.慢波睡眠中新皮层的慢波振荡增强，会引发源自丘脑的spindle振荡也随之增强，致使海马内存储的短期记忆向皮层存储的长期记忆转化增强，这为slow oscillation-spindle同步振荡增强记忆巩固提供了实验依据。

而清醒和REM睡眠时新皮层振荡频率为4-8Hz（theta波），主频率为5Hz，能否通过theta电刺激改变慢波睡眠中新皮层的慢波振荡和REM睡眠中新皮层的theta振荡，进而增强记忆巩固呢？

2011年该研究团队又发表了另一篇文章，睡眠中theta电刺激抑制了记忆巩固。

在被试学习后的睡眠中，早期慢波睡眠和睡眠后期REM睡眠阶段，用5Hz的微弱电流刺激前额叶皮层，研究theta刺激对慢波睡眠和REM睡眠的影响。

文章小结

在慢波睡眠中用tDCS在新皮层施加低频电刺激，能增强新皮层slow oscillation，增强陈述性记忆巩固，而theta电刺激，会削弱新皮层slow oscillation，抑制陈述性记忆巩固。

近年来国内外许多研究团队都在积极研发研tDCS设备，由波音和通用公司共同持股的 HRL Laboratories和美国加州Thync公司都曾研发出商用可穿戴tDCS设备，但略显遗憾的是，因其使用安全可靠性未能得到广泛验证，目前国内外tDCS设备均未能通过医疗认证，而个人DIY tDCS设备和商用tDCS设备也常因使用不当，造成使用者皮肤烧伤、暂时性视力丧失等安全问题，因此需要谨慎对待。