本研究Transcranial electrical stimulation improves cognitive training effects in healthy elderly adults with low cognitive performance发表于2021年的Clinical Neurophysiology（5-Years IF=3.9），来自瑞士伯尔尼大学的Christine Krebs等人为本文的第一作者。
摘要
本研究探讨经颅直流电刺激(tDCS)和经颅交流电刺激(tACS)改善健康老年人认知训练的效果，并进一步探究训练效果的改善是否受到一般认知表现或年龄的影响。
方法:
在本研究中，59名健康的老年被试(平均年龄71.7岁)进行CPS认知能力训练(每周2次共10次，每次50分钟)，并在训练的前20分钟对左背外侧前额叶皮层(DLPFC)进行tDCS (2 mA)、tACS (5 Hz)和伪刺激(20分钟)中的一种。通过蒙特利尔认知测试(MoCA)对认知表现进行评估，在认知训练前后以及6个月和12个月的随访中，通过VTS维也纳心理测试系统进行认知评估，并计算认知综合评分。
结果:
两组被试的认知综合评分均有显著提高，但未受到神经刺激的进一步调节。其他分析显示，初始蒙特利尔认知评估(MoCA)评分较低(<1 SD)的参与者在tDCS中的改善明显高于伪刺激组。
结论:
tDCS改善了认知训练的效果，但仅适用于初始认知表现评分较低的被试。
研究背景
以往的研究发现，基于计算机的认知训练(CCT)能够有效改善随着年龄增长认知能力的下降。将计算机化的认知训练与经颅电刺激tES相结合能够增加和延长认知训练的效果。
tDCS和tACS是经颅电刺激tES的两种常用模式，以往的研究已经证实CCT分别与tDCS和tACS结合均能够改善健康人群的认知表现。本研究采用计算机化的CPS认知训练系统来进行认知训练，在训练前后采用VTS维也纳心理测试系统进行认知水平评分，并探究tDCS和tACS的刺激能否改善认知训练的结果，以及这种改善是否受到一般认知表现及年龄的影响。
研究方法
本研究采用双盲、假对照、平行组设计，共进行10次CCT认知训练(每周2次)。在认知训练前后以及训练结束后6个月和12个月内对被试的认知功能进行评估(图1)。
图1 研究过程
01 被试
本研究的被试是59名健康老年人(平均年龄71.7±6.1岁，其中31名男性，28名女性）。
02 认知评估和问卷调查
采用蒙特利尔认知评估(MoCA)分别在干预前(即在干预前6周内)，以及认知干预结束后的6和12个月内对健康老年人进行认知评估。同时，采用VTS维也纳心理测试系统(奥地利Schuhfried公司生产，国内由深圳瀚翔脑科学技术股份有限公司总代理)进行认知测试（详见表1），并将测试分数进行主成分分析，计算出认知综合分数。
表1 VTS维也纳心理测试系统测试项目
03 基于计算机的认知训练（CCT）
被试每周接受2次CPS认知能力训练（采用“CogniPlus”软件，奥地利Schuhfried公司生产，国内由深圳瀚翔脑科学技术股份有限公司总代理），一共进行了5周共10次训练。被试在进行计算机认知训练时，使用的是配备有特殊键盘的台式电脑(22英寸屏幕)。在认知训练中有5个不同的任务，一共训练了50分钟(图2)。参与者在同一个房间里单独训练，相互之间没有互动。
图2 训练session
04 实验程序
本研究采用双盲设计，被试被随机分配进行tDCS、tACS、伪刺激中的一种，在每个干预过程的前20分钟进行经颅电刺激，在这一过程中，被试交替训练选择性注意和分配性注意，每个注意域训练5次。
进行经颅电刺激时，将阳极(5x7厘米)放置在左侧DLPFC上方，阴极(10x10厘米)放置在右眼眶的上方。进行tDCS经颅直流电刺激时施加2 mA的电流，在进行tACS经颅脉冲电刺激时施加1 mA的电流。
结果
01 人口统计学结果
刺激组在年龄、性别、受教育程度、一般认知表现(MoCA)、GDS评分和认知综合评分方面没有显著差异(表2)。
表2 研究样本的人口统计学数据
02 认知训练对认知综合评分的影响
时间(基线和随访评估之间的1.5、7.5和13.5个月)对认知综合评分差异有显著影响(F(2,106.34) = 13.66, p < 0.001)，刺激对认知综合评分差异无显著影响(F(2,55.93) = 2.43, p = 0.10)。MoCA评分对认知综合评分差异无显著影响(F(1,52.99) = 0.01, p = 0.91)。
MoCA评分与刺激之间存在显著的交互作用(F(2,52.93) = 7.48, p =0.001)。MoCA评分低的tDCS组认知综合评分比MoCA评分低的假刺激组改善更多(β = 0.34, t(56.40) = 3.36, p < 0.001, p校正后= 0.004)。这种效果似乎稳定了长达12个月(图3)。
年龄对综合评分差异无显著影响(F(1,53.50) = 0.07, p = 0.78)，年龄与刺激之间无显著交互作用(F(2,53.41) = 2.19, p = 0.12)。
图3 蒙特利尔认知评估(MoCA)的得分差异变化
03 刺激期间的任务表现
对于注意分配任务，session和刺激之间存在显著的交互作用(F(2,205.55) = 3.06, p = 0.049，图4)。进一步分析表明，tACS组和伪刺激组在变量session的条件效应上存在显著差异(β = 0.24, t(205.88) = 2.47, p = 0.007, p校正后= 0.03)。
注意选择任务的结果显示刺激与session之间没有显著的交互作用(F(2,222.57) = 0.14, p = 0.87)。
图4 注意分配任务线性混合模型的估计
结论
本研究采用VTS心理测试系统对被试进行CPS认知训练和经颅电刺激前后的认知能力进行评估，探究tACS或tDCS是否能够提高CPS认知训练的效果，以及这种改善是否受到一般认知表现及年龄的影响。
总之，所有三个刺激组的被试在认知综合评分和注意力训练任务(选择性和分配性注意力)方面都有显著改善。进行认知训练后tDCS组与伪刺激组的认知综合评分差异无统计学意义，但是，本研究证明了一般认知表现水平较低的参与者(用MoCA测量)在tDCS刺激之后，在认知综合评分方面的改善明显高于伪刺激组，且这种效果在干预结束后12个月仍保持稳定。
tACS对认知综合评分没有显著的影响，但被试在刺激期间执行的CCT任务中比伪刺激组提高得更快。
与tDCS和伪刺激相比，tACS刺激期间分配性注意力有更大的改善。此外，在联合接受tDCS和CCT的组中，仅有在训练前MoCA评分较低的被试认知综合评分有显著改善。
