摘要
工作记忆是大脑在复杂认知中信息存储和加工的有限认知系统。随着信息处理和决策的复杂化和多样化，人们的工作记忆能力和工作记忆容量面临挑战。已有研究发现，经颅直流电刺激(Transcranial Direct Current Stimulation, tDCS)能通过调控神经元放电来调节神经元的运行效率和可塑性。但目前对健康人群认知增强的研究以tDCS的即时效应和短时效应为主，缺少tDCS对长期认知训练作用及其神经机理的系统性研究。本文探究高精度阳极直流电刺激(High-Definition tDCS, HD-tDCS)对工作记忆训练过程和训练效果及大脑可塑性的影响规律。 首先，本文设计并开展了HD-tDCS(30min、2mA、阳极：F3)作用下的工作记忆训练实验，招募的34名受试者被随机分为真、伪刺激组进行连续10天的训练，训练包含自适应任务和恒定任务。为进一步探究工作记忆训练对工作记忆能力和神经可塑性的长时影响，在训练前、训练后1天、训练后20天和训练后90天分别进行工作记忆测试实验，并记录实验过程中的行为学数据及脑电信号。 其次，本文分析了训练过程及训练前后的行为学数据。结果发现，训练过程中真刺激组的训练速度和训练效果显著高于伪刺激组。训练后，真刺激组的反应正确率显著提升，最大工作记忆容量显著高于伪刺激组，并且对未训练任务也有提升效果。说明HD-tDCS促进了训练过程，提高了工作记忆能力和容量，训练对工作记忆的提升效果迁移到未训练任务中。 最后，本文分析了测试实验的事件相关脑电。对事件相关电位(Event Related Potential, ERP)分析发现，真刺激组ERP的N2成分幅值增量显著大于伪刺激组，说明HD-tDCS调节了任务态的注意力水平。通过事件相关谱扰动分析发现，真刺激组在训练后出现事件相关去同步化现象的减弱和事件相关同步化现象的增强，而伪刺激组则在训练后20天才出现改变，说明HD-tDCS促进了神经可塑性的形成。脑网络分析发现，训练后真刺激组额叶皮质的网络连接显著增强，大脑的全局效率和集群系数提升，说明HD-tDCS提升了脑区间的处理效率。 本文研究结果表明HD-tDCS联合工作记忆训练能够促进训练过程，加快工作记忆训练引起的神经可塑性变化，从而提高训练效率和增强训练效果。以上成果为工作记忆等认知能力的训练提供更高效的训练方法，并有望为认知损伤人群提供一种更有效的脑功能修复和重塑的方法。
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