VTS維也納心理測試系統和CPS認知能力訓練系統結合經顱電刺激，改善認知能力低下健康老年人的認知訓練效果

本研究Transcranial electrical stimulation improves cognitive training effects in healthy elderly adults with low cognitive performance發表于2021年的Clinical Neurophysiology（5-Years IF=3.9），來自瑞士伯爾尼大學的Christine Krebs等人為本文的第一作者。

摘要

本研究探討經顱直流電刺激(tDCS)和經顱交流電刺激(tACS)改善健康老年人認知訓練的效果，并進一步探究訓練效果的改善是否受到一般認知表現或年齡的影響。

方法:

在本研究中，59名健康的老年被試(平均年齡71.7歲)進行CPS認知能力訓練(每周2次共10次，每次50分鐘)，并在訓練的前20分鐘對左背外側前額葉皮層(DLPFC)進行tDCS (2 mA)、tACS (5 Hz)和偽刺激(20分鐘)中的一種。通過蒙特利爾認知測試(MoCA)對認知表現進行評估，在認知訓練前后以及6個月和12個月的隨訪中，通過VTS維也納心理測試系統進行認知評估，并計算認知綜合評分。

結果:

兩組被試的認知綜合評分均有顯著提高，但未受到神經刺激的進一步調節。其他分析顯示，初始蒙特利爾認知評估(MoCA)評分較低(<1 SD)的參與者在tDCS中的改善明顯高于偽刺激組。

結論:

tDCS改善了認知訓練的效果，但僅適用于初始認知表現評分較低的被試。

研究背景

以往的研究發現，基于計算機的認知訓練(CCT)能夠有效改善隨著年齡增長認知能力的下降。將計算機化的認知訓練與經顱電刺激tES相結合能夠增加和延長認知訓練的效果。

tDCS和tACS是經顱電刺激tES的兩種常用模式，以往的研究已經證實CCT分別與tDCS和tACS結合均能夠改善健康人群的認知表現。本研究采用計算機化的CPS認知訓練系統來進行認知訓練，在訓練前后采用VTS維也納心理測試系統進行認知水平評分，并探究tDCS和tACS的刺激能否改善認知訓練的結果，以及這種改善是否受到一般認知表現及年齡的影響。

研究方法

本研究采用雙盲、假對照、平行組設計，共進行10次CCT認知訓練(每周2次)。在認知訓練前后以及訓練結束后6個月和12個月內對被試的認知功能進行評估(圖1)。

圖1 研究過程

01 被試

本研究的被試是59名健康老年人(平均年齡71.7±6.1歲，其中31名男性，28名女性）。

02 認知評估和問卷調查

采用蒙特利爾認知評估(MoCA)分別在干預前(即在干預前6周內)，以及認知干預結束后的6和12個月內對健康老年人進行認知評估。同時，采用VTS維也納心理測試系統(奧地利Schuhfried公司生產，國內由深圳瀚翔腦科學技術股份有限公司總代理)進行認知測試（詳見表1），并將測試分數進行主成分分析，計算出認知綜合分數。

表1 VTS維也納心理測試系統測試項目

03 基于計算機的認知訓練（CCT）

被試每周接受2次CPS認知能力訓練（采用“CogniPlus”軟件，奧地利Schuhfried公司生產，國內由深圳瀚翔腦科學技術股份有限公司總代理），一共進行了5周共10次訓練。被試在進行計算機認知訓練時，使用的是配備有特殊鍵盤的臺式電腦(22英寸屏幕)。在認知訓練中有5個不同的任務，一共訓練了50分鐘(圖2)。參與者在同一個房間里單獨訓練，相互之間沒有互動。

圖2 訓練session

04 實驗程序

本研究采用雙盲設計，被試被隨機分配進行tDCS、tACS、偽刺激中的一種，在每個干預過程的前20分鐘進行經顱電刺激，在這一過程中，被試交替訓練選擇性注意和分配性注意，每個注意域訓練5次。

進行經顱電刺激時，將陽極(5x7厘米)放置在左側DLPFC上方，陰極(10x10厘米)放置在右眼眶的上方。進行tDCS經顱直流電刺激時施加2 mA的電流，在進行tACS經顱脈沖電刺激時施加1 mA的電流。

結果

01 人口統計學結果

刺激組在年齡、性別、受教育程度、一般認知表現(MoCA)、GDS評分和認知綜合評分方面沒有顯著差異(表2)。

表2 研究樣本的人口統計學數據

02 認知訓練對認知綜合評分的影響

時間(基線和隨訪評估之間的1.5、7.5和13.5個月)對認知綜合評分差異有顯著影響(F(2,106.34) = 13.66, p < 0.001)，刺激對認知綜合評分差異無顯著影響(F(2,55.93) = 2.43, p = 0.10)。MoCA評分對認知綜合評分差異無顯著影響(F(1,52.99) = 0.01, p = 0.91)。

MoCA評分與刺激之間存在顯著的交互作用(F(2,52.93) = 7.48, p =0.001)。MoCA評分低的tDCS組認知綜合評分比MoCA評分低的假刺激組改善更多(β = 0.34, t(56.40) = 3.36, p < 0.001, p校正后= 0.004)。這種效果似乎穩定了長達12個月(圖3)。

年齡對綜合評分差異無顯著影響(F(1,53.50) = 0.07, p = 0.78)，年齡與刺激之間無顯著交互作用(F(2,53.41) = 2.19, p = 0.12)。

圖3 蒙特利爾認知評估(MoCA)的得分差異變化

03 刺激期間的任務表現

對于注意分配任務，session和刺激之間存在顯著的交互作用(F(2,205.55) = 3.06, p = 0.049，圖4)。進一步分析表明，tACS組和偽刺激組在變量session的條件效應上存在顯著差異(β = 0.24, t(205.88) = 2.47, p = 0.007, p校正后= 0.03)。

注意選擇任務的結果顯示刺激與session之間沒有顯著的交互作用(F(2,222.57) = 0.14, p = 0.87)。