最近的一项研究表明,脑刺激在增强运动技能方面的成功与一个人的学习能力比与年龄更相关,这表明有效的神经康复需要量身定制的策略。
随着年龄增长,我们的认知和运动技能下降,影响我们的独立性和生活质量。为了应对这个问题,众多研究计划应运而生,导致有前景的技术旨在改善甚至完全逆转这些影响。
一个研究重点是非侵入性脑刺激,指的是一系列可以在不进行手术或植入物的情况下改变大脑功能的技术。这个类别中一个值得注意的方法是阳极经颅直流电刺激(atDCS)。该技术通过放置在头皮上的电极施加一个稳定的低电流,以影响神经元活动。
尽管atDCS有潜力,但研究结果参差不齐,这促使人们探讨为何一些人对其反应积极而另一些人则不然。一个关键的研究领域是年龄是否对这些不同的反应有影响。
其他研究强调了基线行为技能和先前训练等因素的重要性,但这些元素如何与个体行为相互作用尚未得到彻底检验,这表明需要更精确的模型来预测atDCS的效果。
最近,EPFL的弗里德海姆·赫梅尔(Friedhelm Hummel)领导的科学家们发现了影响atDCS有效性的一个关键因素:个体固有的学习能力。研究人员调查了这些固有学习能力如何影响在运动任务学习过程中脑刺激的结果。他们的结果表明,学习过程不太有效的人从刺激中获益更大,而具有更有效策略的人可能会遭受负面影响。
这项研究涉及40名参与者:20名中年成年人(年龄50-65岁)和20名老年人(超过65岁)。每个年龄组被分为接受真正的atDCS和接受安慰剂的人。
在十天的时间里,参与者进行了一项旨在分析运动序列学习的指尖敲击练习,同时进行atDCS。这项任务要求他们在一个数字键盘上复制一个数字序列,目标是速度和准确性。
研究小组利用对公开可用数据进行训练的机器学习模型,基于参与者的初始任务表现将其分类为“最佳”或“次优”学习者。其目标是通过评估他们在培训初期掌握任务信息的能力来预测谁会从atDCS中受益。
结果表明,次优学习者在初期难以高效内化任务时,在进行atDCS任务时,准确性显著提升。这种改善不仅限于老年人;在年轻参与者中也存在次优学习者。
相反,无论年龄大小,采用最佳学习策略的参与者在atDCS会话期间表现出现下降趋势。这个差异暗示脑刺激往往更有利于面临运动任务挑战的个体。基本上,atDCS似乎具备恢复特性,而不是增强,这对康复工作的意义重大。
“通过各种机器学习方法,我们成功解开了不同因素如何影响个体对脑刺激反应的关系,”研究的主要作者巴勃罗·马塞拉(Pablo Maceira)解释道。“这一进展将有助于为每个个体或患者优化脑刺激效果。”
研究结果表明,未来的脑刺激技术将根据每个人的特定需求进行定制,而不是依赖于年龄等一般特征。这种个性化方法可能会导致基于脑刺激的干预措施更加成功,专注于特定的学习机制——这在神经康复中尤为重要,其目标是重新获得因脑损伤(如中风或创伤性脑损伤)而失去的技能。
赫梅尔补充道:“临床医生最终可能会使用我们算法的更精细版本来评估患者是否会从脑刺激治疗中受益,从而改善神经康复结果并个性化治疗。”