電流刺激能影響我們的記憶測驗表現

今年8月，波士頓大學研究人員在Nature Neuroscience上發表了實驗結果，利用HD-tACS對65歲以上、無腦部相關疾病受試者的腦部給予電流刺激，結果竟然能提高記憶測驗的表現，且電流刺激結束後一個月仍有提高效果。

先前，研究人員已經知道dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC)腦區與記憶測驗中的初始效應(primacy effect)有關，而inferior parietal lobule (IPL)腦區與近時效應(recency effect)有關，且θ腦波γ腦波可能影響工作記憶與長期記憶，因此，研究人員利用HD-tACS——一種利用電流刺激特應腦區的裝置——產生θ腦波γ腦波刺激DLPFC與IPL約20分鐘，並觀察受試者經過電流刺激後記憶測驗的表現變化。記憶測驗的方法是朗誦一連串無相關的5個單詞組，每組由20個單詞組成，每個單字朗誦間隔約2秒，朗誦完畢後立刻要受試者回憶單詞與其組別序2分鐘，然後統計正確回憶單詞組序的比例。另外，一些受試者只受到約30秒的象徵性刺激作為對照組。

實驗結果如圖1所示，相當令人驚訝，DLPFC連續2天受到γ腦波的刺激後，第一個單詞組的回憶正確的比例顯著提升了，第3、4天也持續上升，第5天到第30天沒有電流刺激，但第30天受試者記憶測驗成績第一個單詞組正確回憶的比例雖然有所下降，但仍顯著高於電流刺激前，θ腦波刺激IPL也有類似的效果，第3、4天與第30天正確回憶最後一個單詞組的比例顯著高於電流刺激前。兩種方法的對照組則沒有此變化，顯示額外以電流產生的腦波確實對此記憶測驗有所幫助，另一個對照組給DLPFC腦區θ腦波刺激，IPL腦區γ腦波刺激，第1、2、3、4、30天的結果並沒有發現記憶測驗表現顯著提升或下降，顯示要正確的給予不同腦區相對應的腦波刺激才能提升記憶測驗表現。之後，比較受試者經過電流刺激後記憶測驗的進步幅度，發現認知能力測驗MoCA分數較高，即腦功能較強者的受試者，電流刺激後進度幅度較小，相反的，MoCA分數較低的受試者進步幅度較大，而另一篇針對年輕人的類似研究則沒有太多顯著性，這暗示本實驗電流刺激引起的進步可能是補強原有記憶能力的作用。

圖1

最後，由於無確切了解記憶的運作方式，研究人員根據以往的研究結果推測，腦波電流刺激對記憶的能力並無幫助，如果有幫助，照理來說記憶測驗中所有項目都應該有進步，額外刺激應該是促使記憶更容易形成，不受其他因素干擾。為了更清楚的了解記憶的機制，研究人員未來也會繼續研究腦波與記憶間的關係，並期待類似的研究能幫助老年人維持年輕時的記憶認知表現。

附註：

1. 腦波電流刺激部位：inferior parietal lobule (IPL)(圖2)，dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC)(圖3)

圖2

圖3

2. 初始效應(primacy effect)、近時效應(recency effect)：在連續記憶的記憶測驗中，通常來說第一個與最後出現的東西最容易被正確記憶，如圖4示意，容易記起第一個的現象稱為初始效應(primacy effect)，而容易記起最後一個的現象稱為近時效應(recency effect)。

圖4

撰文：張誌元

參考文章：

Grover, S., Wen, W., Viswanathan, V. et al. Long-lasting, dissociable improvements in working memory and long-term memory in older adults with repetitive neuromodulation. Nat Neurosci 25, 1237–1246 (2022). https://doi.org/10.1038/s41593-022-01132-3