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任務(wù)轉(zhuǎn)換的腦功能偏側(cè)化效應(yīng):基于tDCS和TMS技術(shù)的研究

2024-08-27 00:00:00王煊朱榮娟游旭群
心理科學(xué) 2024年4期

關(guān)鍵詞 任務(wù)轉(zhuǎn)換 腦功能偏側(cè)化 經(jīng)顱直流電刺激 經(jīng)顱磁刺激

1 引言

任務(wù)轉(zhuǎn)換是中央執(zhí)行系統(tǒng)的重要功能,是指從一種任務(wù)轉(zhuǎn)換為對另一種任務(wù)反應(yīng),或由一種反應(yīng)定向轉(zhuǎn)換為另一種反應(yīng)定向的過程(Miyakeamp; Friedman, 2012)。例如,當(dāng)人們正在工作時接到一通電話,需要從工作任務(wù)轉(zhuǎn)換到打電話這一任務(wù)中來;而人們掛了電話后,需要再從電話任務(wù)轉(zhuǎn)換到工作任務(wù)中去。任務(wù)轉(zhuǎn)換作為一種自上而下的認(rèn)知控制過程,伴隨的神經(jīng)活動主要涉及額頂網(wǎng)絡(luò)(fronto-parietal network, FPN)和扣帶蓋網(wǎng)絡(luò)(cingulo-opercular network, CON)的腦區(qū)活動(Dosenbach et al., 2007)。FPN 包括側(cè)前額葉、后頂葉和額下回接合區(qū)(IFJ)等腦區(qū),其中,側(cè)前額葉和后頂葉皮質(zhì)主要調(diào)控任務(wù)信息的內(nèi)部保持以及任務(wù)設(shè)置的表征、更新和重建;位于中央前溝和額下溝交匯處的額下回接合區(qū)(IFJ)是任務(wù)轉(zhuǎn)換的核心腦區(qū),尤其左側(cè)IFJ 的活動增強(qiáng)也對任務(wù)設(shè)置起到表征和更新功能,并與其他參與轉(zhuǎn)換的腦區(qū)產(chǎn)生更強(qiáng)聯(lián)結(jié),即接受來自CON 的信息輸入,同時對其他FPN 相關(guān)腦區(qū)施加影響(Stelzel et al.,2011),起到了整合信息的作用。CON 包括前扣帶皮質(zhì)(ACC)和雙側(cè)前腦島(AI),主要負(fù)責(zé)對轉(zhuǎn)換信息的監(jiān)測和啟動控制,ACC 探測到新舊任務(wù)設(shè)置間的沖突時會發(fā)出信號, 認(rèn)知控制系統(tǒng)就會根據(jù) ACC 提供的沖突監(jiān)測信號對輸入層的神經(jīng)元發(fā)出指令(Li et al., 2018);前腦島是CON的關(guān)鍵節(jié)點,整合外部信息和來自內(nèi)感受系統(tǒng)的信息,驅(qū)動額頂網(wǎng)絡(luò)實施自上而下的控制(Bressler amp; Menon,2010)。總體來說,F(xiàn)PN 被認(rèn)為是靈活控制的核心(Cole et al., 2013),而CON 則起著更基礎(chǔ)的控制作用(Dosenbach et al., 2006),它們各自的神經(jīng)活動增強(qiáng)、相互的聯(lián)結(jié)作用共同完成任務(wù)轉(zhuǎn)換過程中內(nèi)源性準(zhǔn)備和外源性調(diào)節(jié)的協(xié)調(diào)整合 (Amodeo etal., 2017; Aquili et al., 2014; Cools et al., 2002; Izquierdoet al., 2017)。由于任務(wù)轉(zhuǎn)換的神經(jīng)活動存在偏側(cè)化效應(yīng)(Leite et al., 2013),因此,研究者們針對這一效應(yīng)開展了系列研究。從研究手段來看,過去只能依賴于腦割裂外科手術(shù)(Gazzaniga, 2000),如今,由于經(jīng)顱直流電刺激(transcranial direct currentstimulation,簡稱 tDCS)和經(jīng)顱磁刺激(transcranialmagnetic simulation,簡稱TMS)等非侵入性腦刺激技術(shù)的日臻成熟,可以將實驗實施到一般人群中去,以開展更大規(guī)模的研究(Leite et al., 2013)。

tDCS 是一種無創(chuàng)、無痛的非侵入性腦刺激技術(shù),可將電極片放置于腦部特定區(qū)域,通過調(diào)節(jié)弱電流極性來增加或降低該腦區(qū)的興奮性。陽極tDCS使神經(jīng)元靜息膜電位去極化,增加神經(jīng)元興奮性;而陰極tDCS 促使神經(jīng)元靜息膜電位的超極化,抑制神經(jīng)元興奮性(Nitsche amp; Paulus, 2000)。許多實驗使用它來操縱各種認(rèn)知能力,例如記憶(Tseng etal., 2012)、注意力(Moos et al., 2012)和執(zhí)行功能(Fregni et al., 2005; Karim et al., 2010),tDCS 也是研究任務(wù)轉(zhuǎn)換的重要工具。

TMS 也是一種非侵入性的神經(jīng)調(diào)節(jié)技術(shù),根據(jù) TMS 刺激脈沖不同,可分為單脈沖 TMS(sTMS)、雙脈沖 TMS(pTMS)和重復(fù)性 TMS(rTMS),其中應(yīng)用最廣的是 rTMS。rTMS 的原理是通過放置在頭皮附近的磁場發(fā)生器或線圈局部改變神經(jīng)元活動:線圈產(chǎn)生脈沖磁場,導(dǎo)致神經(jīng)細(xì)胞的膜電位大小發(fā)生變化,使其產(chǎn)生一定強(qiáng)度的感應(yīng)電流,進(jìn)而影響腦內(nèi)細(xì)胞的代謝和電活動。rTMS 的功能效應(yīng)取決于多種因素,包括靶區(qū)和刺激參數(shù),如強(qiáng)度和頻率。其中,rTMS 可以作為低(≤1 赫茲)或高(≥5赫茲)頻率,研究表明,高頻rTMS 增強(qiáng)了健康受試者的神經(jīng)元興奮性,而低頻rTMS 降低了神經(jīng)元興奮性(Long et al., 2018),近年來,rTMS 由于其刺激位置精確、更容易達(dá)到深度靶區(qū)等優(yōu)點,已成為重要的認(rèn)知功能研究手段和認(rèn)知障礙的治療途徑(Kaster et al., 2020)。

鑒于tDCS 和rTMS 是目前任務(wù)轉(zhuǎn)換腦功能偏側(cè)化研究最常用的手段,接下來將聚焦以這兩種技術(shù)為手段的研究,對任務(wù)轉(zhuǎn)換的腦功能偏側(cè)化機(jī)制和相關(guān)應(yīng)用進(jìn)行綜述,并在此基礎(chǔ)上探討未來研究方向。本研究的理論意義在于:(1)有助于深入揭示任務(wù)轉(zhuǎn)換的腦機(jī)制;(2)完善中央執(zhí)行系統(tǒng)的神經(jīng)機(jī)制理論;(3)進(jìn)一步完善大腦偏側(cè)化理論體系。實踐意義在于:(1)為增強(qiáng)個體任務(wù)轉(zhuǎn)換能力的應(yīng)用提供理論支撐,進(jìn)而為大腦可塑性的相關(guān)應(yīng)用提供指導(dǎo);(2)為個體認(rèn)知功能障礙的治療提供指導(dǎo),例如具有執(zhí)行功能障礙的腦卒中患者、抑郁癥患者、ADHD 患者等。

2 主要刺激腦區(qū)

2.1 DLPFC腦區(qū)

當(dāng)行為控制過程中的復(fù)雜性或整合需求增加時,與認(rèn)知控制過程始終相關(guān)的大腦區(qū)域是背外側(cè)前額葉皮層(DLPFC 腦區(qū); Hoshi, 2006; Miller amp; Cohen,2001), 因此DLPFC 腦區(qū)也是任務(wù)轉(zhuǎn)換偏側(cè)化研究的重點腦區(qū)。Tayeb 和Lavidor(2016) 利用tDCS刺激DLPFC,比較LA-RC(左側(cè)DLPFC 放置陽極電極片,右側(cè)DLPFC 放置陰極電極片)和LC-RA(左側(cè)DLPFC 放置陰極電極片,右側(cè)DLPFC 放置陽極電極片)兩種電極布局類型刺激下被試的任務(wù)轉(zhuǎn)換表現(xiàn)。得出研究結(jié)論是,右側(cè)DLPFC 對轉(zhuǎn)換信息直接感知,主要參與任務(wù)轉(zhuǎn)換過程中的內(nèi)源性準(zhǔn)備,抑制不適當(dāng)?shù)娜蝿?wù)設(shè)置;左側(cè)DLPFC 依靠長時記憶中的整體信息線索進(jìn)行編碼,主要參與外源性調(diào)節(jié),執(zhí)行自上而下的適應(yīng)過程。Li 等人(2018)采用LA-RC 的tDCS 電極布局方式刺激雙語者的DLPFC 腦區(qū),結(jié)果增強(qiáng)了雙語者的語言轉(zhuǎn)換能力,因此認(rèn)為負(fù)電流可能促進(jìn)了右側(cè)DLPFC 腦區(qū)的抑制控制過程,這與Tayeb 和Lavidor(2016)的結(jié)論相似。而Soyata 等人(2019)利用tDCS 對賭博成癮者(GD 患者)任務(wù)轉(zhuǎn)換能力的研究,采用了和Li 等人(2018)相反的電極布局方式,即LC-RA的方式對DLPFC 腦區(qū)進(jìn)行刺激,結(jié)果改善了GD 患者的認(rèn)知控制障礙,提高了他們的任務(wù)轉(zhuǎn)換能力。研究者認(rèn)為這樣的研究結(jié)果差異,是由于GD 患者的決策能力在轉(zhuǎn)換任務(wù)中起到重要作用,但他們的決策能力普遍受損。同時,右側(cè)DLPFC在自上而下的決策制定規(guī)則中發(fā)揮主要作用,所以增強(qiáng)右側(cè)DLPFC 活動能提高GD患者的任務(wù)轉(zhuǎn)換能力。

除了運(yùn)用tDCS,研究者們還常采用rTMS 技術(shù)對DLPFC 腦區(qū)的任務(wù)轉(zhuǎn)換功能進(jìn)行探索。Parris 等人(2019)以高頻rTMS 刺激被試左側(cè)DLPFC,結(jié)果發(fā)現(xiàn)被試完成STROOP 任務(wù)的反應(yīng)時顯著降低,研究者認(rèn)為這是由于左側(cè)DLPFC 的活動增強(qiáng)促進(jìn)了自上而下的適應(yīng)過程,這一點與上述Tayeb 和Lavidor(2016)的tDCS 研究結(jié)論一致。Palaus 等人(2020)則采用與此相反的刺激方式,他們以高頻rTMS 刺激右側(cè)DLPFC,并聯(lián)合視頻游戲這樣的行為訓(xùn)練,結(jié)果卻發(fā)現(xiàn)被試的任務(wù)轉(zhuǎn)換能力并無顯著變化,研究者認(rèn)為這是由于個體因素造成的,例如被試早期的視頻游戲體驗會影響工作記憶和抑制控制的改善。這一結(jié)果雖然是探索性的,但強(qiáng)調(diào)了個體變量和以往經(jīng)驗對大腦可塑性的影響,對未來研究具有啟發(fā)意義。除了傳統(tǒng)的rTMS 刺激,研究者們還采用了一種新型的 rTMS 刺激模式,即連續(xù)短陣脈沖刺激(continuous theta burst stimulation,簡稱cTBS,是一種抑制性脈沖)。例如,Ware 等人(2021)對雙語者的左側(cè)DLPFC 進(jìn)行cTBS 刺激,結(jié)果發(fā)現(xiàn)被試的N2 事件相關(guān)電位(ERP)減弱,但圖片命名轉(zhuǎn)換任務(wù)的績效并未發(fā)生顯著變化。鑒于雙語者在語言之間轉(zhuǎn)換時本身就能誘發(fā)N2 ERP,這說明左側(cè)DLPFC 上的cTBS 刺激影響了雙語者語言轉(zhuǎn)換引起的認(rèn)知控制過程,對一般轉(zhuǎn)換任務(wù)卻無影響。

總體來看,研究者們對DLPFC 左右兩側(cè)的腦刺激方式具有多樣化的特點,但達(dá)成的一致結(jié)論是DLPFC 左右兩側(cè)腦區(qū)都在任務(wù)轉(zhuǎn)換中發(fā)揮重要作用。左側(cè)DLPFC 似乎在決定模棱兩可的情況時充當(dāng)“解釋者”,對信息做更清晰一步的編碼后實現(xiàn)自上而下的反應(yīng);但右側(cè)DLPFC 可以適應(yīng)更模棱兩可的情況,例如在舊任務(wù)到新任務(wù)的交替時,存在兩種信息的粘連,可以及時地抑制舊信息,激活新信息,扮演“適應(yīng)者”的角色 (Tayeb amp; Lavidor,2016)。這一研究結(jié)果與Vallortigara(2006)提出的一般腦功能偏側(cè)化理論相契合,即左右大腦分工合作可減少互相的干擾和沖突,使得兩側(cè)可以并行處理不同信息,使信息加工更快、更高效,以避免在兩側(cè)半球復(fù)制相同神經(jīng)回路而造成浪費(fèi),形成了一種生理性平衡。

2.2 IFJ腦區(qū)

Stelzel 等人(2011)利用fMRI 對任務(wù)轉(zhuǎn)換過程的研究表明額下回接合區(qū)(IFJ)是任務(wù)轉(zhuǎn)換的核心腦區(qū),且存在偏側(cè)化效應(yīng),表現(xiàn)為左側(cè)IFJ 對任務(wù)設(shè)置起到表征和更新功能,并與其他參與轉(zhuǎn)換的腦區(qū)產(chǎn)生更強(qiáng)聯(lián)結(jié),即接受來自腦島和前扣帶皮質(zhì)的信息輸入,同時增加對額頂網(wǎng)絡(luò)的影響。Muhle-Karbe 等人(2014)采用rTMS 研究IFJ 腦區(qū)在任務(wù)轉(zhuǎn)換中的角色。他們以10 赫茲的頻率和對應(yīng)于每個參與者靜息運(yùn)動閾值110% 的強(qiáng)度刺激左側(cè)IFJ,結(jié)果選擇性干擾了被試對不同刺激類型的抽象規(guī)則更新能力,也就是任務(wù)目標(biāo)更新能力。Hippmann 等人(2019)則采用cTBS 和1 赫茲的rTMS 刺激左側(cè)IFJ,結(jié)果發(fā)現(xiàn)在高獎勵回報條件下,被試的任務(wù)轉(zhuǎn)換正確率提高,這一結(jié)果表明,左側(cè)IFJ 與通過獎勵提高認(rèn)知能力有關(guān)。研究者認(rèn)為這是由于IFJ 在額葉- 紋狀體回路中發(fā)揮自上而下的控制作用,如果抑制IFJ,則可能會導(dǎo)致多巴胺合成的去抑制,導(dǎo)致更多多巴胺釋放,從而增強(qiáng)動機(jī)過程。正如Botvinick 和Braver(2015)所述,如果動機(jī)塑造了認(rèn)知控制,并且這種塑造過程是由左IFJ 通過抑制來調(diào)節(jié)的,那么該區(qū)域的被抑制將加強(qiáng)動機(jī)對認(rèn)知表現(xiàn)的影響。

目前,對于左右側(cè)IFJ 在任務(wù)轉(zhuǎn)換中功能比較的研究還十分匱乏,但從上述證據(jù)可以看出,研究者們目前的興趣主要集中在左側(cè)IFJ,并已經(jīng)初步證實了其在任務(wù)轉(zhuǎn)換過程中發(fā)揮著支持任務(wù)目標(biāo)更新的作用。另外,左側(cè)IFJ 與腦島、前扣帶皮質(zhì)和多巴胺系統(tǒng)的連結(jié)會進(jìn)一步影響任務(wù)轉(zhuǎn)換功能,背后的機(jī)制還需要未來進(jìn)一步探索。

2.3 其他腦區(qū)

頂葉內(nèi)溝IPS 也在任務(wù)轉(zhuǎn)換過程中扮演重要角色。Muhle-Karbe 等人(2014)采用rTMS 研究IPS腦區(qū)在任務(wù)轉(zhuǎn)換中的角色。他們以10 赫茲的頻率和對應(yīng)于每個參與者靜息運(yùn)動閾值110% 的強(qiáng)度刺激左側(cè)IPS,結(jié)果干擾了被試在給定任務(wù)不同反應(yīng)規(guī)則之間切換的能力。研究者認(rèn)為這一結(jié)果產(chǎn)生的原因是IPS 在感覺運(yùn)動轉(zhuǎn)換中起著重要作用,尤其是左側(cè)IPS 與運(yùn)動注意力、效應(yīng)器選擇和動作意圖緊密相關(guān)(Cui amp; Andersen, 2011)。即左側(cè)IPS 促進(jìn)了將抽象任務(wù)目標(biāo)轉(zhuǎn)化為具體行動規(guī)則的過程,從而在目標(biāo)刺激出現(xiàn)時指導(dǎo)任務(wù)的執(zhí)行。

近年來,眶額葉OFC 也成為任務(wù)轉(zhuǎn)換腦功能研究的興趣區(qū)。例如Nejati 等人(2020)以注意缺陷障礙(attention deficit hyperactivity disorder,簡稱ADHD)兒童為研究對象,以任務(wù)轉(zhuǎn)換的“黃金標(biāo)準(zhǔn)”威斯康星卡片分類測試(WCST)為轉(zhuǎn)換任務(wù),將一組被試的陽極電極片放置于左DLPFC 腦區(qū),陰極電極片放置于右OFC 腦區(qū),結(jié)果發(fā)現(xiàn)被試的任務(wù)轉(zhuǎn)換能力得到提高。對OFC 腦區(qū)在任務(wù)轉(zhuǎn)換中功能的理解,研究者認(rèn)為是基于OFC 的決策和沖動控制。Ouellet 等研究者(2015)分別在左側(cè)或右側(cè)OFC(結(jié)合對側(cè)陰極tDCS)上施加一次30 分鐘的陽極或偽tDCS(1.5 mA)刺激。結(jié)果顯示,與接受偽tDCS 刺激的被試相比,接受陽極tDCS 刺激的被試表現(xiàn)出更優(yōu)的決策能力和任務(wù)轉(zhuǎn)換能力。綜合來看,OFC 腦區(qū)對任務(wù)轉(zhuǎn)換的貢獻(xiàn)與其決策功能緊密聯(lián)系,但左側(cè)和右側(cè)OFC 功能的比較研究還很匱乏。

綜上所述,通過tDCS 和rTMS 技術(shù)對任務(wù)轉(zhuǎn)換腦功能的研究,興趣腦區(qū)集中在DLPFC、IFJ、IPS和OFC 等腦區(qū)。主要采用改變tDCS 的電極布局方式和改變rTMS 的刺激參數(shù)等方式探索各腦區(qū)在任務(wù)轉(zhuǎn)換中的貢獻(xiàn)。但是對偏側(cè)化效應(yīng)的研究,目前的成果主要集中在DLPFC 腦區(qū),其他腦區(qū)還處于研究起步階段。

3 對特殊人群的研究

近年來,研究者們對特殊人群的任務(wù)轉(zhuǎn)換研究如雨后春筍般不斷出現(xiàn),主要包括了對抑郁癥人群、有認(rèn)知障礙的老年人群、ADHD 患者、物質(zhì)依賴者等人群的研究。

3.1 對抑郁癥患者的研究

Kaur 等人(2019)以18 至29 歲的年輕抑郁癥患者為研究對象, 以110%MT 值的高頻rTMS,采用神經(jīng)導(dǎo)航靶向?qū)ψ髠?cè)DLPFC 進(jìn)行20 次刺激。在刺激前后進(jìn)行臨床、睡眠- 覺醒和認(rèn)知評估。結(jié)果顯示rTMS 顯著降低了抑郁和焦慮,并提高了任務(wù)轉(zhuǎn)換能力,實現(xiàn)了更好的認(rèn)知靈活性。得到類似結(jié)果的是Asgharian Asl 和Vaghef(2022)對重度抑郁癥女性患者的研究,他們采用高頻rTMS,以85%的MT 值對被試的左側(cè)DLPFC 進(jìn)行刺激,每周5天,連續(xù)兩周,結(jié)果被試在威斯康星卡片分類測試(WCST)中的表現(xiàn)得到提高,即任務(wù)轉(zhuǎn)換能力得到提高。研究者認(rèn)為雖然研究取得了積極的結(jié)果,但是rTMS 對抑郁癥患者執(zhí)行功能的影響機(jī)制尚不清晰,目前的研究設(shè)計還無法解答認(rèn)知功能的改善是rTMS 的直接作用,還是通過情緒改善而產(chǎn)生的間接作用。而Ozcan 等人(2020)同樣對難治型抑郁癥患者的左側(cè)DLPFC 進(jìn)行高頻rTMS 刺激,被試的抑郁癥狀和自殺念頭顯著減少,但是任務(wù)轉(zhuǎn)換能力卻沒有發(fā)生顯著變化。這一結(jié)果與上述兩項研究的認(rèn)知功能改善相反,也為rTMS 通過情緒間接改善任務(wù)轉(zhuǎn)換功能這一設(shè)想提出質(zhì)疑。

雖然目前針對抑郁癥患者開展的相關(guān)研究還很匱乏,但左側(cè)DLPFC 已經(jīng)成為研究的重要靶區(qū),并取得了一定成果,未來則需要進(jìn)一步揭示左側(cè)DLPFC 對抑郁癥患者認(rèn)知功能的參與機(jī)制,并進(jìn)一步探索其他腦區(qū)的參與機(jī)制。從實踐意義上講,這將對抑郁癥患者認(rèn)知功能障礙的治療提供重要的指導(dǎo)。

3.2 對其他特殊人群的研究

Soyata 等人(2019)對賭博成癮者進(jìn)行研究,采用tDCS 的陰極刺激左側(cè)DLPFC,陽極刺激右側(cè)DLPFC,結(jié)果被試的任務(wù)轉(zhuǎn)換能力得到提升,研究者的解釋是右側(cè)DLPFC 對決策能力的貢獻(xiàn)使得轉(zhuǎn)換能力得到提升。該研究將tDCS 對認(rèn)知功能的增強(qiáng)效應(yīng)推廣到了賭博成癮者,首次證明了tDCS 是一種新的干預(yù)措施以增強(qiáng)賭博成癮者的決策能力和任務(wù)轉(zhuǎn)換能力,給未來的啟示是在認(rèn)知缺陷的相關(guān)群體中,雙側(cè)DLPFC 是tDCS 的潛在靶點。且未來還需要仔細(xì)研究tDCS 影響的潛在機(jī)制,不同電極布局方式的短期和長期影響以及對賭博成癮者的其他臨床變量和認(rèn)知功能的影響。另外,一些研究者對具有執(zhí)行功能障礙的腦卒中患者,采用rTMS 刺激其左側(cè)DLPFC 腦區(qū),取得了積極的治療效果(劉遠(yuǎn)文等,2017;周婷等, 2017;鄒淑怡等, 2019)。Ware 等人(2021)和Li 等人(2018)則分別采用rTMS 和tDCS 對雙語者展開研究,得到的相同結(jié)論是右側(cè)DLPFC 支持抑制過程,而左側(cè)DLPFC 支持選擇過程。Nejati 等人(2020)采用tDCS 技術(shù)對ADHD兒童的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)左DLPFC 腦區(qū)接受陽極刺激可以提高任務(wù)轉(zhuǎn)換能力,為ADHD兒童的認(rèn)知障礙治療提供了指導(dǎo)。類似地,Ilieva 等人(2018)對有認(rèn)知障礙的老年人群進(jìn)行研究,也發(fā)現(xiàn)了左側(cè)DLPFC對該人群任務(wù)轉(zhuǎn)換能力增強(qiáng)的積極作用。

綜上所述,已有研究對存在認(rèn)知障礙的賭博成癮者、腦卒中患者、雙語者、ADHD 患者以及老年人群的任務(wù)轉(zhuǎn)換增強(qiáng)研究主要以DLPFC 腦區(qū)為刺激靶區(qū),并取得了積極的任務(wù)轉(zhuǎn)換能力增強(qiáng)效果,這與抑郁人群的研究結(jié)果相似,未來則需要分析其背后機(jī)制的相同和不同之處。

4 總結(jié)與展望

任務(wù)轉(zhuǎn)換的腦功能偏側(cè)化是復(fù)雜心理過程的重要研究問題,對該問題的探索,在研究方法上經(jīng)歷了突飛猛進(jìn)的變遷。從依賴腦創(chuàng)傷病人為被試,到運(yùn)用tDCS 和TMS 等非侵入性腦刺激可將實驗開展到健康人群中。研究者們在腦功能偏側(cè)化機(jī)制和腦功能偏側(cè)化應(yīng)用上取得了重要成果。但總體來說仍處于研究的初期階段,未來還需要提升研究方法,拓展研究思路,實現(xiàn)理論創(chuàng)新與整合。因此,對未來研究需要關(guān)注的問題提出以下建議和展望。

第一,對于任務(wù)轉(zhuǎn)換腦功能偏側(cè)化的tDCS 和TMS 研究,注重對差異性結(jié)果的分析和解釋。例如同樣是對抑郁癥患者展開的研究,Kaur 等人(2019)和Asgharian Asl 和Vaghef(2022) 對被試左側(cè)DLPFC 的rTMS 刺激都帶來了積極的認(rèn)知障礙治療效果,提高了任務(wù)轉(zhuǎn)換能力。但Ozcan 等人(2020)對難治型抑郁癥患者同樣進(jìn)行這樣的rTMS 刺激,卻沒有得到類似治療效果。那么,造成研究結(jié)果差異的原因是什么,是否如Ozcan 等人(2020)推測的原因,即應(yīng)該針對特定癥狀群(如認(rèn)知功能障礙的程度、抑郁程度)而調(diào)整腦刺激方式。未來應(yīng)在實證研究中去驗證這樣的推測。

第二,對于tDCS 和TMS 刺激影響個體任務(wù)轉(zhuǎn)換的過程機(jī)制,未來應(yīng)進(jìn)一步深入探索。例如,大量研究表明tDCS 和TMS 刺激對抑郁癥患者的任務(wù)轉(zhuǎn)換能力有提升作用,有研究者則提出假設(shè),即腦刺激技術(shù)作用于左側(cè)DLPFC 后,是通過對多巴胺系統(tǒng)產(chǎn)生影響,改變了被試的情緒,進(jìn)而通過情緒這一中間變量的影響而間接的實現(xiàn)對任務(wù)轉(zhuǎn)換的影響(Asgharian Asl amp; Vaghef, 2022)。另外,對賭博成癮者的研究則認(rèn)為腦刺激技術(shù)作用于雙側(cè)DLPFC 后,是通過對決策能力這一中間變量的影響而間接地實現(xiàn)對任務(wù)轉(zhuǎn)換能力的影響(Soyata et al.,2019)。再例如,Muhle-Karbe 等人(2014)認(rèn)為腦刺激技術(shù)作用于左側(cè)IFJ 腦區(qū)后,是通過對獎賞處理這一中間變量的影響而間接實現(xiàn)對任務(wù)轉(zhuǎn)換能力的影響??梢姡瑃DCS 和TMS 對任務(wù)轉(zhuǎn)換的增強(qiáng)可能并不是一種直接作用,而是通過一些中間變量實現(xiàn)的間接作用,而這一推測需要在未來更多的實證研究中得到探索。

第三,其他腦區(qū)的研究值得進(jìn)一步補(bǔ)充。已有研究證明,認(rèn)知靈活性主要涉及額頂腦區(qū)和扣帶蓋腦區(qū)的神經(jīng)活動(Dreher amp; Grafman, 2003),但目前對任務(wù)轉(zhuǎn)換的腦功能偏側(cè)化研究主要在額葉區(qū)的功能上取得了一定成果,其他腦區(qū)的研究還十分匱乏,例如一些核心腦區(qū)如額下回接合區(qū)(IFJ)和前腦島,未來需要補(bǔ)充。

第四,腦成像技術(shù)及其他神經(jīng)調(diào)節(jié)技術(shù)可以進(jìn)一步引入研究。例如生物反饋技術(shù)可監(jiān)測多種生理指標(biāo)如心率、皮電、皮溫、呼吸等,靈敏度高,抗擾動能力強(qiáng),將生理變化過程所產(chǎn)生的各種信息,通過顯示系統(tǒng),轉(zhuǎn)變?yōu)橐子趥€體理解的信號或讀數(shù),能使個體學(xué)會利用發(fā)自自身經(jīng)過處理的信號,有意識地控制體內(nèi)各種生理、病理過程,可用于基礎(chǔ)生理指標(biāo)的測量和臨床訓(xùn)練(Giggins et al., 2013)。因此,可以將生物反饋技術(shù)引入任務(wù)轉(zhuǎn)換增強(qiáng)研究中。且以往研究較少將腦成像技術(shù)與任務(wù)轉(zhuǎn)換訓(xùn)練相結(jié)合,未來可以將功能性核磁共振成像(fMRI)、近紅外光譜腦功能成像(fNRI)或腦電(EEG)等腦成像技術(shù)引入研究中來,有利于對任務(wù)轉(zhuǎn)換腦功能偏側(cè)化實現(xiàn)更直接的觀察(Leite et al., 2013)。

第五,從生理解剖學(xué)、分子遺傳學(xué)、精神病學(xué)等多學(xué)科角度探索任務(wù)轉(zhuǎn)換腦功能偏側(cè)化的奧秘。例如探究大腦空間結(jié)構(gòu)特征與偏側(cè)化之間的關(guān)系;揭示偏側(cè)化的遺傳效應(yīng);對精神病患者的腦功能偏側(cè)化特征和治療應(yīng)用進(jìn)行關(guān)注。相應(yīng)地,可以利用其他學(xué)科的常用研究手段,例如多模態(tài)磁共振影像技術(shù)、測量大腦皮層厚度、皮層表面積和皮層曲率等重要參數(shù)。

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