经颅交流电刺激对工作记忆——姿势控制双任务表现的影响

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研究目的:双任务(例如,在执行认知任务时行走或站立)会干扰一项或两项任务的执行,并且这种双重任务的成本随着衰老而增加。基于资源共享理论,通过改善认知功能(如工作记忆)来提高双任务能力如姿势控制可能是一可行措施。而近年来发现经颅交流电刺激在改善工作记忆能力具有较大潜力,特别是双脑区θ振荡的同相位刺激。因此本研究旨在探究额-顶叶θ同相位经颅交流电刺激对工作记忆负荷下姿势控制的影响。研究方法:本研究设计为随机双盲交叉实验。1)研究对象:共招募20名健康在校生(10男10女,年龄为24.7±1.75yr)。受试者要求为右利腿。2)实验流程:每名受试者需访问实验室3次;第一次访问为实验前访问:进行基本信息填写和实验流程练习;第2-3次访问为正式实验,随机接受经颅交流电真刺激(t ACS)和经颅交流电假刺激(sham),每种刺激之间至少间隔48h。每次电刺激前后分别进行工作记忆范式测试(3back)、静态线形站立和双任务测试(同时进行工作记忆测试和线形站立)。在每次实验结束时,受试者需完成一份t ACS的盲效及不良反应问卷填写。3)经颅交流电刺激:经颅交流电刺激的刺激源为德国Neuroconn多通道经颅电刺激系统;采用多通道刺激系统Starstim的电场模型软件模拟电场,并利用Stimweaver的优化系统确定刺激靶区:左侧背外侧前额叶和左侧后顶叶(即10-20脑电系统的F3和P3)的最佳电极放置位置,目标区域内的目标电场设定为0.25v/m。刺激靶区为额叶和顶叶(根据10-20脑电系统为F3和P3)。真刺激条件t ACS峰值电流为1mA,刺激频率为6Hz,相位差为0,刺激时长为21min,包括刺激前后各30s的淡入淡出;假刺激条件sham使用与真刺激采用相同的电流强度、刺激时间和电流加速过程,但在初始加速过程之后,电流仅释放30s,此后电流自动降回零。4)实验测试:使用MATLAB和Psychotoolbox系统测试工作记忆3back表现,指标为3back的错误率。采用瑞士Kistler测力台(采样频率1000hz)测试安静线形站立时的压心摆动情况,指标包括压心摆动轨迹速度Vcop和包围95%置信椭圆的压心面积Acop。双任务成本(DTcost)计算为从正常到双任务条件下每个结果的百分比变化。5)统计分析:使用2×2重复测量方差分析(时间×刺激类型)检验经颅交流电刺激对工作记忆和姿势控制的影响及其交互作用,并使用配对样本T检验/秩和检验比较刺激前后各指标(Acop、Vcop,、3back错误率、各指标对应的DT cost)的变化量。统计软件使用SPSS.25实现。研究结果:未发现t ACS对单任务3back任务的改善作用,仅在双任务情况下发现,相较于假刺激,t ACS后3back任务的错误率和双任务成本呈现减少趋势。结果发现仅在双任务情况下的压心面积(DT-Acop)出现交互作用(F1,38=5.829,P=0.026),简单效应分析后发现,假刺激后双任务的压心面积(DT-Acop)显著增加(P=0.024)。其他指标无统计学差异,但除Vcop DT cost外,其他指标出来同一趋势,即相较于较刺激,ST-Vcop、DT-Vcop、ST-Acop、Acop DT cost增量更少(增量越多,表现下降)。研究结论:额-顶叶θ同相位t ACS可能可以减少工作记忆负荷下姿势控制的双任务成本,但不能直接观察到其对认知任务3back的改善,考虑可能原因为年轻人的认知能力较高,t ACS无法对其进行有效干预。综上,额-顶θ同相位t ACS对工作记忆负荷下姿势控制双任务表现的影响仍需进一步研究。
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