焦点日报:关于tDCS技术,孩子与父母看法有何不同?

来源:生物谷 | 2022-11-26 15:34:17 |

【背景介绍】

tDCS技术在欧美发达国家,应用已经超过30年。最早用于干预各种神经系统障碍,例如注意缺陷多动障碍(ADHD)、自闭症、抑郁症,以及心理问题的辅助治疗上,该技术已经证明是安全有效的。

tDCS除了用于ADHD等疾病的辅助治疗,近年来,在辅助提高学习成绩方面的应用,也得到了极大发展。欧美发达国家中,以德国、英国应用最为广泛,研究最为深入。


【资料图】

例如,马克思-普朗克研究所伦敦分校(Max Planck Univ Coll London)的Hauser, TobiasU.教授,进行的一项对40名学生的对照试验,就发现tDCS技术干预后,提高了学生的复杂问题解决能力(如四则混合运算、乘方、开方、三角函数运算等复杂计算任务),和知识的检索和存储能力(例如小学生必须熟练掌握的乘法口诀)。

该研究还通过磁共振成像(fMRI)技术,发现tDCS干预后,学生双侧角回(角回是视觉和语言中枢,对于阅读速度、短时记忆等功能有显著影响)内外侧前额叶皮质(也称前额叶皮质,是大脑的“司令部”,负责知识的检索、做出决策等较高层次思考)连接和活跃程度明显增强,为今后tDCS技术进一步的精确干预,奠定了基础。

功能性磁共振成像(fMRI)技术检测结果

奥地利格拉茨大学的约亨·莫斯巴赫(Jochen A. Mosbacher)教授,和来自哥廷根大学数学研究所的斯特凡·哈弗沙伊德(Stefan Halverscheid)教授领导的科研团队,采用通过对137名不同年级的学生,进行了三组干预方案的对比研究。

结果发现θ波段经颅交流电干预(tACS-θ)效果最为明显,主要表现在:

1、提高了学习效率,特别在新知识学习方面,能更加快速的和所学知识建立联系;

2、提升计算能力,计算的正确率、计算用时都有明显提高;

3、提高了抗干扰能力,特别是在考试中,遇到干扰(包括试验人员故意制造的噪声干扰、考试题中故意设置的超纲题目干扰)依然能稳定发挥。

如上图所示,统计了在新知识学习过程中,每组学生需要重复检索(如向前查看概念、例题)的次数结果,tACS-θ波段干预组重复检索的次数最少。

如上图所示,为了验证不同干预方案,测试成绩与各脑电变化的关系,试验人员对比了各组学生试验中从开始干预、结束干预、干预结束后(约10分钟)三个阶段脑电各波段变化情况(θ波段-theta、低α波段-lower-alpha、 高α波-upper-alpha、β波段-Bata)

可以明显看出,θ波段-theta的变化最为明显。干预过程中,降低了各个脑区θ波段的频率;而随着干预结束,各脑区θ波段又恢复到干预前甚至更高;这也解释了为什么tACS-θ波段干预组在测试中成绩更为优秀的原因。

【学生和家长对tDCS接受程度调查】

来自德国慕尼黑工业大学医学院,石勒苏益格-荷尔斯泰因大学医学中心、英国基尔大学的专家团队,分别对学生和家长使用tDCS的态度进行了调研,该研究成果发表在最新一期的《Neuroethics》(神经伦理学)杂志上。

研究团队在“Stimu-lation in Pediatrics”联盟(该联盟旨在优化用于儿童和青少年有效大脑干预相关的科学研究)上招募了20名志愿者,年龄10-17岁,分为试验组和对照组,试验组接受(2mA,20分钟/次,共5次)tDCS干预,对照组仅在开始阶段(1分钟)给予干预,然后停止。

两组完成测试之后,分别对参与试验的学生和家长进行访谈,了解他们对tDCS使用的感受、以及对这项技术的态度。

上表为参与本次试验的家庭情况,访谈对象除了学生,也包括他们的家长。

下面是一些学生访谈的节选:

4号学生:嗯,我在家学习的时候,总是戴着这样的帽子(指tDCS),它让我的大脑受到锻炼,我觉得真的很好,因为它能帮我集中注意力,这对提高我的成绩也有好处,不会让我在学习时总是分心。

5号学生:开始我不知道它(指tDCS)有什么用。后来我知道它能提高专注力,虽然你们(指研究人员)讲的有道理,但我不确定是不是真的需要它。我不想让别人觉得我必须通过治疗才能克服走神的问题,我想没有它我也能好好学习。虽然它可能会对我有帮助吧,但我更想靠自己的努力,而不是外部帮助改善学习。当然,靠自己努力可能需要花费更多时间。

12号学生:开始用的时候,有点不舒服,但只是电极所在的区域有点不舒服,后来就好了。(......)我不知道该不该用它,虽然它确有效果。但是,我觉得它基本上是为有问题的孩子开发的,而我是个健康的孩子,现在你们让我用这个,我会觉得它是多余的。

所有学生之前都没有接触过tDCS技术,可以看出他们的态度有比较大的区别。有的学生觉得它对自己十分有帮助;有的学生觉得虽然有帮助,但是更希望靠自己的努力,而不是借助外界设备改善成绩;也有的学生觉得虽然有帮助,但自己用了,就会被别人认为是“病人”,所以有抵触情绪。

与学生们犹豫的态度相反,家长的态度大多是支持的。节选如下:

3号家长:我支持孩子用它(指tDCS),因为我是一名护士,我了解它的原理,知道它的作用。

8号家长:说实话,我们对它(tDCS)期望挺高的。他现在在学校上课总是走神,有点噪音就会分心,而且很难再集中精力。我们觉得它(tDCS)对他有所帮助,希望今后孩子年龄大了,再加上用的久一点,能有更好的效果。

15号家长:我非常支持孩子参加这样的研究(指本次试验),(……)这肯定会给她带来更多的自信。虽然她已经14岁了,但之前很害怕和陌生人在一起,(……)这次试验让她变的开朗了。另外,这次试验也确实有效果,她的注意力确实提升了,她会认真做好自己关注的事,而这以前是做不到的,你知道这种改变,对她意味着什么。

在谈到tDCS和药物干预,那种方式家长接受度更高,所有家长不约而同都选择了tDCS。节选如下:

20号家长:我相信,它(tDCS)会更好,因为药物会对许多器官和精神状态产生影响,最终会影响整个孩子身体和神经,这也是我们最关心的,也是我选择它(tDCS)的原因,这当然是有益的。

11号家长:我对tDCS的期望比对药物的期望更高, 因为一旦服药久永久离不开,而且还有那么多副作用。

最后,在伦理方面,由于价值观的不同,家长的态度形成了鲜明的反差,这里举两个引发家长担忧的例子。

18号家长:我害怕孩子使用它以后,会变得不像他自己认为的那样努力了,因为可以借助外力获得成功,这对于他今后在面对竞争时,会主动更多的借助外界帮助,而不是自己努力,这对他今后成长是不利的。

4号家长:(就是认为效果很好的那位学生的家长)对于成年人来说,他们可以自己决定是否要用这样的方法(指利用tDCS等干预方法)或类似的方法获得更好的表现。我觉得在学龄期,这会导致更多的竞争,这会让不同家庭之间造成不公平,因为经济原因,负担不起的孩子就会和使用它(tDCS)的孩子之间产生差距。虽然我知道这对很多人来说是极大的诱惑(指tDCS干预效果),但我还是不推荐它。

【访谈总结】

在本次试验采访阶段,共采访了11名女生、7名男生;18位家长中,有13位是母亲,5位是父亲。研究团队认为,这说明妈妈对新技术的接受程度更强;同时,在照顾孩子学习、生活方面,妈妈承担着更重要的角色。

【研究结论】

这项研究的意义在于,它是第一项探讨tDCS在儿童、青少年,和父母接受程度的调查。本次研究,所有学生和家长,在之前均没有使用过tDCS设备,对它在神经系统疾病治疗方面的应用,也没有了解。

这项研究,让我们了解了学生和家长对认知增强(包括儿童和青少年认知增强)技术的看法和理解。tDCS及相关技术,未来将作为家庭疗法,进入更多家庭中,这次研究,学生和父母的观点,为今后设备推广和使用提供了实践经验。

以往的研究,没有考虑实际应用中学生和父母的反应,这也影响了它(指tDCS)的推广,以及在儿童和青少年中开展研究造成了困难。尽管tDCS的研究信息非常详细, 但父母对tDCS的现状依然缺乏了解(包括相关理论、试验证据等)。另一方面,本次研究反应出来的家长对tDCS引发的伦理问题(如使用tDCS导致的教育不公平),这在之前的研究中是没有涉及的,也是今后研究的一个方向。

【参考文献】

Mosbacher J A, Halverscheid S, Pustelnik K, et al. Theta Band Transcranial Alternating Current Stimulation Enhances Arithmetic Learning: A Systematic Comparison of Different Direct and Alternating Current Stimulations[J]. Neuroscience, 2021, 477: 89-105.

Sierawska, A., Splittgerber, M., Moliadze, V.et al.Transcranial Direct Current Stimulation (tDCS) in Pediatric Populations—– Voices from Typically Developing Children and Adolescents and their Parents.Neuroethics16, 3 (2023).