tPBM（经颅近红外激光干涉）全方位进步人类认知

【背景介绍】

从上世纪60、70年代起，通过非侵入性脑刺激 (NIBS) 技术，利用于特定头皮或多个脑回路，已被证明可用于改善与认知相干的才能。

通过使用MRI(核磁共振成像)、EEG(脑电图)、ERP(事件相干电位)等方式检测，发现使用NIBS干涉以后，人们认知才能进步，和神经生理学变化相干，包含与认知功能相干的脑区衔接增长，神经元运动增强，相干神经递质程度产生变化等等。

目前，非侵入性脑刺激 (NIBS)技术重要包含脑电神经反馈、经颅直流电/交换电干涉(tDCS/tACS)、经颅磁干涉(TMS)等技术，除了利用于与神经体系相干的临床疾病的治疗(如阿尔茨海默症、自闭症等)，也普遍利用于注意力晋升、认知才能晋升等。像飞翔员注意力训练、活动员训练(如射击、击剑等须要迅速反响做出断定的项目)、宇航员训练等，已经广泛采取此类技术。

【研讨进展】

2022年12月2日，由北京师范大学认知神经科学与学习国度重点试验室宋艳教授引导，由英国伯明翰大学心理学院、美国德克萨斯州阿灵顿大学分校生物工程系等组成的国际专家团队，在《Science Advances》发表了通过tPBM(经颅近红外激光干涉)，晋升认知功能的研讨。

【tPBM(经颅近红外激光干涉)】

它是一种在人脑的特定部位给予近红外光刺激的技术，其原理是利用近红外光无衰减地通过颅骨作用于脑组织，通过线粒体细胞色素C氧化酶( Cytochrome-c-oxidase，CCO) 增进ATP能量生成，从而调节脑功能状况。

近红外光已经利用于临床治疗，例如治疗局部血管痉挛、增进伤口愈合、治疗色斑等;另一些研讨表明，近红外光可克制细胞内促炎因子的发生，减轻炎性反响和氧化应激。还可以刺激神经元生成，刺激神经生长因子介导的崛起的生长，对轴突掩护有积极的意义。

【实验研讨】

研讨团队采取1064nm光刺激右侧前额叶，为了保证实验后果客观，共进行了四次双盲、伪刺激对比的tPBM实验。

实验方案(图B)和真伪实验进程(图A)

同时，通过两个经典的认知功能考试(定向考试、色彩义务考试)评估干涉后果。考试进程(图C)和考试成果(图D)如下图所示：

可以看到tPBM干涉后(红色)，对照伪刺激(蓝色)，两个考试的得分高于伪刺激。

如上图所示，ERP检讨(图A、B)和脑电地型图检讨(图C、D)发现1064nm光生物调节刺激右侧前额叶可以增大工作记忆容量相干的脑电指标，并预测行动的增益。

在干涉的激光波长方面，研讨团队测试了852nm和1064nm两种波长的激光，发现只有1064 nm的光刺激可以改善个体的工作记忆容量，而852nm的光生物调节刺激则不会发生行动以及电生理上的明显变化。

如上图(图D)所示，1064nm干涉，测试成就变化显著;而852nm干涉，测试成就无明显变化。

在干涉脑区选择上，研讨团队测试了左侧和右侧PFC(前额叶皮层)，发现只有干涉右侧PFC时，认知才能才有明显晋升，而干涉左侧PFC，则没有明显变化。

如上图(图D)所示，干涉左侧前额叶(left PFC)，测试成就没有明显变化;而干涉右侧前额叶(right PFC)，测试成就明显晋升。

【研讨结论】

综上所述，研讨团队最后得出结论，采取特定波长(1064nm)的tPBM干涉特定脑区(右侧前额叶)，可以明显晋升人的认知才能。

【1064nm波长激光的优胜性】

目前市场上存在的激光理疗产品，波长有660、810、980和1064 nm等，毕竟哪一种波长是最能激发光生物刺激作用?重要通过自噬(autophage)机制检测。

自噬是细胞的“干净”机制，赞助细胞产物在合成、降解以及接下来的循环中坚持一个平衡状况，用来维持有序的性命运动。

病理条件下，细胞自噬才能会逐渐衰退，长时光不清算异常蛋白和细胞器的体系，会导致大批有害物资堆积。

研讨发现，在660、810、980和1064nm中，1064nm引发的自噬后果最显著;在医院皮肤科去除色斑的的治疗实践中，采取532nm激光疗程，4个疗程可见显著改善;而采取1064nm激光，2个疗程就可见显著改善。

【参考资料】

Zhao C, Li D, Kong Y, et al. Transcranial photobiomodulation enhances visual working memory capacity in humans[J]. bioRxiv, 2022.