[發明專利]經顱直流電刺激提升注意力廣度的方法及裝置

在審

• 申請號: 202010135934.1
• 申請日: 2020-03-02
• 公開（公告）號: CN111281379A
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發明（設計）人: 吳方芳;季林紅;王建凱;狄雅政;程嘉
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: A61B5/0476
• 分類號: A61B5/0476;A61B5/16;A61M21/00;A61N1/20
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 王艷斌

本發明公開了一種經顱直流電刺激提升注意力廣度的方法及裝置，其中，方法包括以下步驟：在屏幕指定區域隨機呈現若干長度的字符串；在被試者判斷字符串的長度時，記錄被試者每一題的反應時間和答案正誤并采集被試腦電信號，以驗測反應時間和評估得分，并通過腦電信號評估大腦在做注意力廣度實驗時激活情況；采用電刺激儀，使用tDCS陽極電極刺激一側背外側前額葉皮層，同時，tDCS陰極電極放置于另一側。該方法可以有效提升注意力廣度，并可以對提升效果進行評估，簡單易實現。

技術領域

本發明涉及認知提升技術領域，特別涉及一種經顱直流電刺激提升注意力廣度的方法及裝置。

背景技術

經顱直流電刺激(tDCS)是一種非侵入式的神經活動調節手段，通過在頭皮上施加弱電流，陽極電極刺激區域的皮質興奮性提高，陰極刺激區域的皮質興奮性降低。因為tDCS對皮質興奮或抑制的強度和持續時間，可以通過調整電流強度和刺激施加時間有效地進行控制，其安全性已被證實。

2005年Fregni等人展開了tDCS對認知能力的影響研究。他們在左側dlPFC區放置陽極tDCS電極以激活該處皮質，成功驗證了tDCS與經流磁刺激有著類似的效果，使被試在工作記憶實驗中的表現提升。后來的研究驗證了以上效果，并發現tDCS對健康人工作記憶的影響可以持續30分鐘以上。此外，類似的認知能力提升效果在病患實驗上同樣得到驗證。

在2012年，Gladwin等人采用Sternberg范式研究tDCS對工作記憶的影響，他們通過調整Sternberg范式中的干擾參數，發現只有在加入干擾參數情況下，被試的表現才有顯著提升。因此，他們推論出在左側dlPFC施加陽極tDCS對于選擇性注意力有提升的效果。隨后其他研究團隊采用rIPS做為刺激位置的tDCS實驗，再次驗證了tDCS提升選擇性注意力的有效性。其他更多的實驗證實了tDCS能在不同層面上提高注意力。同樣于左側dlPFC放置陽極電極的tDCS研究中，Kang等人指出該手段可以改善中風后病患注意力缺乏的問題，顯示出tDCS技術在臨床康復訓練上具有應用價值。Nelson等人使用同樣的tDCS刺激位置，發現對于持續性注意力，即警覺性(Vigilance)，也有提升的效果。該實驗中，19名軍人被試者分為2組，與實驗組相比，假刺激組被試的持續性注意力更差。其結果表現在，能夠檢測到的目標更少，反應時間更長，以及腦半球血流速率變慢。

注意力由數個維度能力組成，如上述所提及的選擇性注意力或持續性注意力。tDCS提升注意力的效果多次被證實，為此，本發明實施例探討tDCS在其他注意力維度上的提升效果。注意力廣度(Visual Attention Span)，被定義為在同一時間內主體意識能清楚地把握并進行處理的視覺元素數量。李永瑞等人對23名乒乓球運動員、14名固定靶射擊運動員、17名活動靶射擊運動員及80名普通體育大學生進行多種注意力維度的分析，研究結果指出三組運動員在注意力廣度上都顯著高于普通體育大學生。Sylviane Valdois的團隊，在眾多研究中，提出了注意力廣度的缺乏與閱讀障礙癥(Dyslexia)密切相關。由此可以看出，注意力廣度的提升，在體育訓練與臨床治療等方面具有一定的應用價值。

自2000年以來，tDCS的研究快速成長，其中許多研究因為并未良好的控制參數與設計實驗，使得研究的可靠性受到質疑，降低了實驗間的可比性。為增加本實驗的可靠性與可比性，被試者執行注意力任務時，將記錄正確率與反應時間。每位被試者接受不同tDCS刺激的時間需間隔48小時以上，避免皮質興奮累積效果。兩次刺激組與對照組的實驗順序采取隨機安排，以排除練習效應。實驗使用被試內設計，以降低個體差異造成的影響。然而，以往的研究僅根據tDCS刺激對認知任務表現的提升判定實驗結果，并未討論其中的神經機理，本發明實施例通過腦電信號分析，探討tDCS刺激對大腦神經機制變化的影響。

發明內容

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。