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最近有一則報導是關於用電流刺激長者大腦，就可以加強記憶力。但這樣「電一電」刺激一下，就能增強記憶力，是真的嗎？新興科技媒體中心就該報導中的最新研究做為討論重點，邀請專家回應，也藉此讓大眾對最新腦電波技術和認知神經科學有更多瞭解。醫學報導常常給予人希望，也更承擔著資訊正確的重要性，這個研究是否真有「回春」功效？讓我們看下去～

• 這項研究結果支持認知神經老化理論中，不同腦區間神經活化不同步，是構成年齡相關認知能力衰退的原因。
• 藉由高解析度跨顱交流電刺激（HD-tACS）的介入後，使腦電波同步，有效提升老年人的工作記憶。

在神經科學的基礎與轉譯研究上，主要目標是要瞭解正常大腦的衰老歷程，另一是發展維持或促進老年人認知功能的研究方法。此研究呈現出工作記憶因年齡衰退中的一個核心特徵，即是源於大腦迴路中的局部區域和長程迴路無法相互連結（disconnected）。本研究以顳葉皮質的theta–gamma相位振幅耦合（phase-amplitude coupling）與橫跨額顳皮質（frontotemporal cortex）的theta相位同步（phase synchronization）為研究案例。

本研究利用非侵入性電刺激（Non-invasive brain stimulation，NIBS）流程，調控60-76歲老年人的長程theta波之相互作用。刺激25分鐘後，頻率調整至該受試者的大腦網絡動態（brain network dynamics），我們首先觀察到神經同步模式（neural synchronization patterns）增加，同時也恢復了額顳皮質區域內和區域間訊息流動的「傳送者－接收者關係」（sender–receiver relationships）。最終在刺激過後，迅速改善老年人的工作記憶表現，並且持續至少50分鐘。

這些結果在生理基礎的研究上，提供了有關年齡導致認知障礙的觀點，並對未來針對認知衰退層面的非藥物療法奠定了基礎。對此，專家針對不同影響因素進行之回應如下。

研究原文：

Robert M. G. Reinhart and John A. Nguyen, Working memory revived in older adults by synchronizing rhythmic brain circuits, Nature Neuroscience, DOI:

新興科技媒體中心邀請到國立成功大學心理學系謝淑蘭特聘教授、臺北醫學大學心智意識與腦科學研究所（臺北醫學大學雙和醫院大腦與意識研究中心）徐慈妤助理教授、國立陽明大學神經科學研究所郭文瑞副教授、國立臺灣大學醫學院醫學系精神科李芯如博士後研究員、國立中央大學認知神經科學研究所阮啟弘教授、國立東華大學諮商與臨床心理學系認知科學實驗室周育如副教授、臺北醫學大學心智意識與腦科學研究所（臺北醫學大學雙和醫院大腦與意識研究中心）曾祥非副教授等專家們來一同討論。

2019年05月21日
國立成功大學心理學系 謝淑蘭特聘教授

這篇論文主要是採用腦磁刺激儀來做介入訓練，以提升老人的記憶。

而介入後提升的效果這麼顯著的確很讓研究者驚艷。不過，任何一種實驗室的介入訓練，是否能夠產生類化效果，例如，轉移到日常生活的其他記憶能力或是持久性效果，都需要抱持觀察與再檢驗的態度。特別是這一篇研究並未提供介入組與控制組在接受電刺激介入之前的基準表現（亦即，前測資料），因此療效的判定仍有待商榷。
另外，該篇論文使用的儀器並非如報導附圖中傳統性僅作收錄腦波用的儀器，而是使用兼具跨顱交流電刺激功能的腦波儀進行的實驗 。望以此勘誤。

相關利益聲明：無任何相關利益衝突。

2019年05月24日
臺北醫學大學心智意識與腦科學研究所（臺北醫學大學雙和醫院大腦與意識研究中心） 徐慈妤助理教授

工作記憶（working memory）和日常生活中的能力有重要關聯之外（如：是否可以記得接下來要完成的任務?），和流體智力、注意力、執行功能和許多其他認知功能有密不可分的關係。老化所造成的工作記憶的退化尤其顯著（例如： 前一秒還想著要關開水的爐火，下一秒可能就忘記），工作記憶的退化與其相關神經機制，也備受科學家的關注。

過去在人類和動物的電生理研究中，已發現theta-gamma波在不同腦區的相位同步和記憶表現有關，但相關不等於因果關係，因此本研究提供重要因果證據，以人工方式調控theta在不同腦區的相位同步，觀察到工作記憶表現因此而增進，證明theta相位同步和工作記憶表現的確有關。

雖然此實驗結果對科學家來說非常振奮，但離大家所預期改善日常的工作記憶表現還有一段距離需要努力。日常生活當中所運用到的工作記憶沒有特定範圍，可能是在視覺化、口語化甚至是抽象的知識等不同種類的記憶內容。但本研究只針對一種工作記憶作業表現，此實驗結果是否延伸到其他記憶內容，目前還不明確。再者，本研究只檢測一般老化的人，此實驗的參與者在電刺激前的基本表現已在中上水準，電刺激後增加10%的正確率（例如： 有十件該記得的事情，從記得8件增加到9件），老化造成記憶退化會有個別差異，因此本實驗結果是否可以延伸到記憶表現在中下水準或是病人，目前可能還需要的更多實驗測試。

儘管如此，此實驗成果非常令人振奮，因為這篇研究發表之前，已有無數國際科學實驗室投入此議題，但實驗效果並不明確，因此引發許多科學上的爭論，可見電刺激改變記憶並不容易。過去跨顱電刺激剛發展出來時，網路上有許多科學愛好者自行製作（DIY）跨顱電刺激來刺激自己的大腦，美國也有一些公司販售類似商品，聲稱可以增進表現，但有太多研究參數，非專業領域的人可能難以釐清，因此不建議自己在家嘗試。若對此研究議題有興趣的人，歡迎到台灣做相關研究的實驗室參與實驗，除了滿足自己對此議題的好奇之外，同時也促進台灣神經科學的發展。

相關利益聲明：無任何相關利益衝突。

2019年05月27日
國立陽明大學神經科學研究所　郭文瑞副教授
國立臺灣大學醫學院醫學系精神科　李芯如博士後研究員

如同電腦記憶體一般，人類的工作記憶能力是負責即時資訊的存取。大腦前額葉是主導工作記憶運作的腦區，增強它與儲存長期記憶腦區—顳葉的連繫，被認為對工作記憶的表現至關重要。最近有一篇發表在《自然—神經科學》（Nature Neuroscience）的研究顯示，利用微量電流同步地刺激前額葉和顳葉，可以提升老年人工作記憶表現。這項研究不僅有助於理解工作記憶運作的生理機制，也指出了以非侵入方法治療失智症的潛在可能。

近年來有不少研究也顯示，前額葉接受電刺激後會影響工作記憶，但該研究則進一步指出，工作記憶是可以透過特定頻率的神經節律性活動來表現，當提升額葉與顳葉節律活動的同步性，可以有效提升工作記憶的運作效能。研究結果揭櫫了一項可能性，也就是因老化或疾病造成的功能性衰退並非無法逆轉。

即使如此，神經科學家對此項技術還是抱存疑慮。首先，科學研究傾向於不報告負面結果，也就是說若研究人員沒有發現任何效果，這些研究數據通常就會石沉大海。其次，大部分的認知功能都可經由練習而改善，即便不施予電刺激，作業表現也可能在反覆練習的過程中變好。最重要的是，目前研究人員仍不清楚這項技術—跨顱電刺激的神經生理機制，雖然有研究顯示它能改善若干神經與精神性疾病，例如偏頭痛、中風、帕金森氏症以及抑（憂）鬱，但在缺乏基本生理機制的理解下，研究人員難以預測及解釋為何在有些情況下的電刺激有效，有些情況卻沒有。

雖然跨顱電刺激的操作原理看似容易，市面上也有廠商販售，但正如研究數據顯示—電刺激的效果因人而異。2015年有研究發現，自行根據市售儀器及其說明來進行電刺激的結果，反而可能造成工作記憶下降。畢竟，研究人員進行研究時，會進行多次先驗測試以調整參數，確保電量大小、電極位置和電刺激的面積不會造成危險。自行施放電刺激，極易造成自身的危險而不自知。

相關利益聲明：無任何相關利益衝突。

2019年05月30日
國立中央大學認知神經科學研究所　阮啟弘教授

過去，認知神經科學家對於工作記憶的研究指出，當大腦需要維持工作記憶時，在顳葉皮質可發現theta-gamma相位振幅耦合（theta：4-8Hz，gamma：32Hz以上）的現象；關於成人的工作記憶與跨顱交流電刺激之研究亦發現，原本表現較差的受試者，在施予跨顱交流電刺激後，表現明顯比電刺激前更佳。本篇論文研究便是在這個基礎上，透過腦電波資料所提供的資訊，引導跨顱交流電刺激的參數，藉此改變兩個不同的腦區，而更精準地改善工作記憶的效能。

細部而言，本篇研究施予受試者的跨顱交流電刺激並非傳統theta波，而是先請受試者進行工作記憶作業的腦電波實驗，繼而透過實驗所取得與工作記憶相關的腦電波生理訊號資料，分析每一位受試者的前額葉與左顳葉皮質之間的腦電波參數，再給予「個人化/量身打造」的跨顱交流電刺激，藉此驗證實驗假設。最終的研究結果發現，這些長者（受試者）接受「量身打造」的跨顱交流電刺激後，其前額葉與左顳葉皮質的迴路連結變得與年輕人相似，且工作記憶的表現也因此獲得改善。

除此之外，本篇研究另招募了一群年輕人，與長者進行相同的實驗（包含施予用個人的腦波型態「量身打造」的跨顱交流電刺激），結果同樣發現，原本工作記憶表現較差的年輕人也有顯著進步。至此，可以合理推論，給予個人化theta波交流電刺激，確實可能加強兩個較長距離的腦區（例如本篇研究的前額葉與左顳葉）迴路連結，進而影響腦中的功能性神經連結及相對應的認知功能。

該篇研究將跨顱電刺激結合腦電波，並經過縝密分析而設計出量身打造的電刺激施行參數，在精確度方面較過往實驗和成果更加提升，亦符合當前精準化醫學的發展趨勢及概念。儘管如此，就目前的各項研究結果來看，跨顱電刺激的效果並非永久性。本篇研究給予受試者25分鐘的跨顱交流電刺激後，其行為表現反映出的工作記憶增強效果能維持約2倍的時間；過去另有其他對於跨顱交流電刺激的研究甚至發現給予20分鐘的alpha波（10Hz）跨顱交流電刺激後，alpha波可以維持70分鐘以上。不過，因跨顱電刺激只施打在頭皮表層，電流在腦中的路徑走向，以及如何運用最有效率的刺激參數以改變腦組織之間的可塑性及連結強度，進而達到較長期的改善效果，仍待進一步研究。

另一方面，跨顱電刺激雖為非侵入性，但不是完全沒有風險。在過去全球的兩千至三千位跨顱電刺激受試者[1]，有少部分的人在接受刺激時，會感到些微頭痛、疲倦或噁心；這樣的微電流刺激，亦有很低的機率可能造成極輕度的皮膚灼傷，且可能伴隨著誘發癲癇的風險存在。更重要的是，施行跨顱電刺激涉及電極貼片的黏貼位置、電流強度、施打時間長度與被刺激者是否適合（病史或身體狀況）等多種條件，是必須審慎評估及考的，再加上腦電波測量與分析也有設備和技術上的要求，故施作人員必須具備相當豐富的專業知識，同時擬定嚴謹的程序，絕不是一般人能夠任意執行。

最後，這篇研究成果與發現，確實值得令人興奮與期待，對於跨顱電刺激與腦電波之整合，以及電醫療/電藥學（Electric Pharmacy）領域的發展，都具有重要價值。特別一提的是，在2018年4月，重覆性跨顱磁刺激（rTMS）作為對藥物治療反應不佳之重度憂鬱症的醫療方案，已獲得台灣衛生福利部食品藥物管理署正式認可。唯大眾必須明白和留意的是，跨顱電（磁）刺激屬相當專業的技術，基於安全性與有效性，在施作前必須先經由專業人員評估，如此才能對各方產生最大的效益。

相關利益聲明：頭顱電刺激的系統及方法：中華民國專利發明第I581818號。所有權屬中央大學。

2019年05月30日
國立東華大學諮商與臨床心理學系認知科學實驗室 周育如副教授

這篇報導非常吸引人，它對於年長者常抱怨的記憶變差、學習能力下降等問題，似乎開啟了一個回春的契機。甚至未達老年，僅有初老症狀的人，也熱切地想像搭乘時光機，恢復到20歲的記憶。

這項研究的科學發現有三項：

• 透過不具傷害性的腦電刺激技術，可以恢復老年人已退化的工作記憶能力，而且刺激開始12分鐘內，隨即呈現顯著的進步；若刺激25分鐘，則可呈現持續50分鐘的好成績。
• 透過腦電刺激，可以將老年人的較弱的腦波同步現象，提升至與年輕人相似，包含在大腦額葉和顳葉，以7到9赫茲震動的theta腦波為主的同步活動現象，以及在大腦左顳葉所發現的theta腦波和gamma腦波的交互作用現象。
• 透過腦電刺激，記憶表現較差的年輕人也可以獲得記憶改善；反之，若以不同步的電流同時刺激年輕人的大腦額葉和顳葉，則會破壞成績。

然而，在參考這項研究報導時需要注意下列幾項，以避免誇大之嫌。

• 測量設計：在測量工作記憶時，事實上，本研究是測試較低階的「偵測圖形改變」的能力，參與者要做的是判斷某一張新圖片和三秒前的舊圖片是否相同。這與工作記憶中與學習最相關的「記憶更新能力」、「轉移能力」、「抑制能力」大不相同，與人們最希望改善的長期記憶力退化以及學習力降低，亦有很遠的距離。
• 刺激效果：報導中提及「電流刺激使長者工作記憶表現「絲毫不遜色」於20歲年輕小伙子」，事實上，雖然長者在回答的正確率有進步，但是回答時間並沒有加速，實驗中僅有片面的增強效果，換句話說，正確率和反應時間無法同時進步，長者仍然需要較長的時間來做反應，與測驗中的年輕族群仍有差異。
• 大腦機制：腦電刺激在這項研究中，只有在大腦前額葉和顳葉同時刺激、並以適當的頻率刺激的情況下才有效，其餘無效，其中引起的大腦運作機制尚未全盤瞭解，仍需進行更多研究進一步確定核心機制、大腦精確定位方法，以及最佳化的治療程序，始能發展成治療方法。

副作用：需要提醒的是，雖然腦電刺激尚未被發現有長時間的副作用，但是大腦額葉與顳葉與許多高階的認知功能相關，例如注意力、情緒的掌控、語言表達、理解、長期記憶的儲存等，由於目前對大腦的運作機制、干擾後的可塑性皆尚未清楚，在使用腦電刺激在特定腦區之前，需要詳細考慮「潛在的風險」是否大於刺激帶來的「益處」，嚴格避免「號稱有療效」的濫用。

相關利益聲明：無任何相關利益衝突。

2019年05月30日
臺北醫學大學心智意識與腦科學研究所（臺北醫學大學雙和醫院大腦與意識研究中心）曾祥非副教授

神經科學家已廣泛使用非侵入性的直流和交流電刺激於不同的大腦區域，藉此改善健康的人或是病人的認知功能。這篇論文的研究獨特之處在於，此研究團隊針對老年人記憶衰退的神經機制（即額顳葉θ-γ耦合），製訂老年人額顳葉θ頻率交流電刺激的參數方案，並在交流電刺激後紀錄研究參與者的腦電波，驗證電刺激後大腦迴路的的變化，對於未來醫學是很好的嘗試。

那麼，電刺激能幫助你記得幾個小時前在商場停車的位置嗎？目前很難斷論。在此實驗中，受試者在觀看一張圖片後，將圖像保存在記憶中3秒鐘，接著觀看第二張圖像，並判斷第二張圖像與第一張圖像相同或不相同。因此，此篇研究使用的記憶任務，僅需維持記憶3秒鐘的時間。而報導中聲稱的50分鐘，是指年長參與者在電刺激後50分鐘仍可以保持與年輕人表現相當的3秒記憶任務，而非參與者有長達50分鐘的圖像記憶。

根據我過去交流電刺激的研究結果也發現，給予交流電刺激對於每一位實驗參與者的效果不盡相同：相同的電刺激參數設定方案，對於部份人有提升記憶功能的效果，卻可能降低另一些人的記憶功能。因此未來若想要將交流電刺激做為一項安全的商業化產品，提供給社會大眾使用，個別差異絕對是未來研究的重要議題。

目前對於重複使用交流電刺激，是否有利於提升記憶功能仍不清楚。我們可以想像長期使用交流電刺激後，可能會對電刺激產生依賴的情形，有點類似咖啡會越喝越多的現象。目前有少許研究結果顯示，在具有良好控制的長期使用下，使用交流電刺激似乎不會產生太多負面的副作用，但對於長期使用交流電刺激與其對腦結構的影響仍需要進一步的研究，才能確切地瞭解長期使用的影響。

最後且重要的是要注意電刺激雖然是非侵入性的，但仍應謹慎使用。例如，具有癲癇個人或家族史的人、孕婦或體內有金屬植入物者等，不應該嘗試使用電刺激。因此，儘管電刺激對認知治療在未來具有極大的潛力，但到目前為止電刺激仍然被規範在嚴謹的研究室中使用，僅能在實驗室並由專業人員操作使用。

相關利益聲明：無任何相關利益衝突。

注釋：

[1] 已知的受試者群中，迄今仍沒有任何因為跨顱電刺激而造成永久性腦部傷害者。

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