無創腦刺激改善認知功能中的神經反饋作用研究

《無創腦刺激改善認知功能中的神經反饋作用研究》是依託西南大學，由陳安濤擔任項目負責人的重點項目。

基本介紹

• 中文名：無創腦刺激改善認知功能中的神經反饋作用研究
• 項目類別：重點項目
• 項目負責人：陳安濤
• 依託單位：西南大學

項目摘要

神經反饋作為無創腦刺激改善運動與認知功能中一種有效手段，在臨床實踐中具有顯著套用價值。基於fMRI與EEG實時神經反饋實驗，本項目將研究經顱磁刺激（TMS）和經顱直流電刺激（tDCS）的中樞靶點及神經傳導迴路。通過研究TMS/tDCS的中樞靶點及效應器迴路與反饋調節作用之間的關係，我們將揭示反饋信號在提升其刺激效應中的神經編碼與解碼機制。通過建立新的反饋調節信號模式和新的反饋作用動態分析方法，我們將進一步揭示TMS/tDCS效應增強背後的神經機制，包括反饋信號的雙向性、時變性、因果性及腦功能網路特性。針對腦中風和兒童偏癱引起的運動與認知障礙，本項目將尋求最佳的TMS/tDCS刺激模式和功能影像範式組合，驗證“無創腦刺激可以通過調節簡單的運動功能進一步改善高級認知功能”和“正常腦功能的提升與疾病腦功能修繕共有相同的神經機制”這兩個假設，為神經反饋改善腦功能及提高其臨床作用提供新的理論與方法。

結題摘要

本項目計畫基於BOLD與EEG實時神經反饋實驗，確立無創腦刺激的中樞靶點及神經傳導迴路或網路，揭示多模態反饋信號在提升TMS/tDCS 刺激效應中的作用機制，從而實現無創腦刺激調節腦運動與認知功能的效應及臨床套用。項目組根據計畫，開展了三大方面的研究，建設（開展無創腦刺激干預和實時神經反饋）實驗平台，確定關鍵認知能力及其神經基礎（機制），開展（針對臨床人群的）干預和（健康人群的）認知增強研究。重要結果總結如下。在注意功能提升方面，通過研究信息加工水平對注意選擇機制的影響、注意對輸入信息的選擇範圍、工作記表征對注意引導的時間過程等問題，提出注意的選擇性以類別為邊界的觀點。在執行功能提升方面，發展了先看後做設計排除運動執行對監測加工的影響，提出了經由實驗條件調控警覺水平的新方法，提出了認知靈活性的動態神經編碼研究方法。在工作記憶提升方面，發展了自我偏向的工作記憶表征精度研究範式，提出了難度適應性的工作記憶訓練能夠產生可靠遠遷移的觀點，發現了工作記憶受腹內側前額葉皮質調控的因果性證據。在臨床套用方面，從大腦腦區活動、腦區間連線、腦網路以及網路間連線等功能變化和灰白質體積、皮層形態學、白質纖維連線等結構變化的多重維度，進行了肥胖患者與正常被試的橫向比較和肥胖患者減重手術前後的縱向追蹤，發現減重手術顯著改善了與抑制控制密切相關的背外側前額葉腦區活動和背外側前額葉-前扣帶回通路的變化。探究實時神經反饋調控改善大腦功能與增強認知的神經可塑性機制，結果表明神經反饋不僅顯著降低體重，食物獎賞、渴求和成癮等行為表現，而且提高了工作記憶、抑制控制、衝動性等與攝食行為密切相關的認知能力，建立了一套神經反饋的調控技術。本項目研究對於理解無創腦刺激、實時神經反饋以及它們的相互作用在改善認知能力中的作用機制有重要理論意義，研究成果能為開發有效的認知改善方案提供關鍵理論支撐。