Brain Stimulation|压力启动经颅直流电刺激（tDCS）可增强工作记忆中情绪内容的更新

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摘要

针对前额叶皮层的经颅直流电刺激（tDCS）已成为精神病学研究的一种有价值的工具。了解情感状态（如刺激时的压力）对前额叶tDCS效果的影响对于推进tDCS干预至关重要。压力启动tDCS，其中压力被用作启动剂，具有调节神经可塑性和增强认知功能的潜力，特别是在情绪工作记忆方面。然而，先前使用压力启动tDCS的研究只关注非情绪工作记忆的表现，结果好坏参半。在这项假对照研究中，我们通过调查应激启动双额tDCS（主动与假对照）对非情绪和情绪工作记忆表现的影响来解决这一差距。这项研究是在146名健康个体中进行的，他们被随机分为四个实验组。特里尔社会压力测试（TSST）或该测试的对照变体被用来诱导压力与对照状态。结果表明，应激启动显著增强了tDCS对工作记忆中情绪内容更新的影响，并提高了准确性。值得注意的是，应激启动对非情绪性工作记忆的表现没有显著影响。这些发现强调了个体先前的情感状态在形成他们对tDCS的反应中的重要性，特别是在情绪工作记忆的背景下。

方法

146名参与者（女性占73%，平均年龄=21.55岁，标准差=2.82）。研究采用2×2的被试间设计，包括任务条件（控制组与压力组）和刺激条件（虚假刺激与真实tDCS），将参与者随机分为四组。基线检查包括在线问卷调查（评估人口统计学及特质特征）和工作记忆能力测试。通过在线资格筛查后，参与者被邀请参加间隔一周的两次实验。要求参与者在每次实验前一天睡眠充足，避免剧烈运动和饮酒；实验前2小时内避免剧烈运动、含咖啡因饮料及尼古丁。两次实验需在相同时间开始（9:00、11:00、13:00、15:00或17:00），时间在组间平衡（组间无显著差异，p = 0.726）。

第一次实验：包括10分钟休息期（适应实验室）及基线工作记忆测试。休息期内，参与者放松、阅读园艺杂志，适应环境。

第二次实验：开始时设置刺激及生理设备。随后是10分钟休息，最后5分钟记录基线心率及皮肤电活动；接着测量负性情绪和血压。根据任务条件，参与者完成压力任务或控制任务，随后用PASA量表评估压力感知。任务各阶段（准备、演讲及数学任务）及任务结束后，测量负性情绪和血压。接着，根据刺激条件，参与者接受真实或虚假tDCS，并完成工作记忆任务。实验最后，评估负性情绪，填写副作用量表，判断刺激条件盲法效果。最后，参与者被告知研究目的。

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图1实验范式

特里尔社会压力测试 （TSST; Kirschbaum 等人，1993 年）是一种流行的实验室程序，旨在引起参与实验室研究的个人的生理和心理压力。TSST 通常包括预期或准备阶段、公开演讲任务和口头算术任务。在预期阶段，一个“评委”小组指导参与者为他们的理想工作准备 5 分钟的演讲。然后，参与者被要求向小组发表此演讲，小组被指示显得冷漠和无反应，并在不发表任何评论的情况下观察演讲。最后，要求参与者执行一项复杂的心算任务，例如从1022 开始以 13 的增量快速倒数，而不会出错。对他人（即评委小组）负面评判的预期和感知创造了一种独特的社会评价威胁体验，这使TSST 与其他压力诱导协议区分开来。

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图2非情感和情感双向任务流程

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图3电极放置和电场分布模拟

结果

心理生理学评估：在所有的心理和生理测量中，结果显示任务间存在显著的差异（如图4所示）。具体来说，与对照任务相比，参与者在压力任务中表现出了明显升高的血压、更高的平均心率、皮肤电导增加和心率变异性下降。除了基线测量外，压力条件下的参与者在整个实验过程中持续表现出更高的负面情绪，甚至在完成n-back任务后仍然存在。

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图4(A)负面影响，(B)收缩压，(C)舒张压，(D)平均心率，(E)心率变异性和(F)皮肤电导水平的雨云图。

总体而言，在非情绪的n-back任务的准确性和反应时间上，实验组，对照组之间均无显著性。

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图5非情绪工作记忆任务结果

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图6情绪工作记忆任务结果

对于情绪 n-back 的准确性评级，任务和刺激条件之间存在显著的交互作用。

讨论

研究结果表明，压力启动能够增强经颅直流电刺激（tDCS）在情绪内容更新工作记忆中的效果，特别是在准确性方面。与以往的研究不同，作者的研究发现表明，压力启动并未增强tDCS对非情绪性工作记忆表现的影响，表现为准确性或反应时间未发生显著变化。这些结果突显了压力（启动）、tDCS与工作记忆之间关系的复杂性，并强调压力启动的效果可能因研究的具体认知领域而异。此外，作者的研究结果还揭示了个体先前情感状态对其对tDCS干预反应的影响，表明情感历史塑造的基线神经活动在其中起着重要作用。这一发现强调了在优化tDCS干预效果时，考虑个体先前情感状态历史的重要性。