三角波tACS通過增強編碼早期階段腦活動提升工作記憶性能

《Neuroscience Bulletin》:Triangular Wave tACS Improves Working Memory Performance by Enhancing Brain Activity in the Early Stage of Encoding

【字體: 時間:2025年05月24日 來源:Neuroscience Bulletin 5.9

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  為解決不同電流變化率的經顱交流電刺激(tACS)對工作記憶的影響機制問題,研究人員開展了一項隨機單盲對照研究。通過對比三角波與正弦波tACS對81名受試者n-back任務表現及腦電活動的影響,發現三角波tACS能顯著提升非目標信息處理效率,增強編碼早期腦網絡連接性(聚類系數、局部效率等),而正弦波tACS則在編碼后期增加中央前區θ節律。該研究為tACS波形選擇提供了神經機制層面的新證據。

  

工作記憶作為包含編碼、維持和提取的執行性記憶過程,其功能可被正弦波經顱交流電刺激(transcranial alternating current stimulation, tACS)調控。但電流變化速率的影響機制尚不明確。這項研究創新性地對比了三角波與正弦波tACS的差異效應。

采用隨機單盲設計,81名青年受試者被分為三角波tACS組、正弦波tACS組和假刺激組。通過n-back任務結合多時段腦電(EEG)記錄,發現所有刺激條件均能提升任務準確率和反應速度。漂移擴散模型分析揭示,三角波tACS特異性提高了非目標信息的處理效率(表現為漂移率v和決策起始點z參數優化)。

神經振蕩分析顯示,相較于假刺激,三角波tACS在整個編碼期持續抑制枕葉α節律,而正弦波tACS僅在編碼后期增強中央前區θ功率。更具突破性的是腦網絡分析結果——三角波tACS在編碼早期顯著提升聚類系數、局部效率和節點度強度,這些參數與非目標信息處理效率呈正相關。

該研究首次闡明:三角波tACS通過重塑編碼早期的腦網絡拓撲屬性來優化工作記憶,而正弦波tACS可能通過晚期θ同步化支持信息整合。這種時相特異性的神經調控機制,為tACS波形選擇提供了精準化應用的理論基礎。

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