民生健康网 > 资讯频道 > 新冠使大脑老化20年、智商下降10点,tDCS增强认知功能

新冠使大脑老化20年、智商下降10点,tDCS增强认知功能

发表日期:2023-01-12 19:04 | 文章来源 :互联网

很多患者在新冠康复后,会经历“脑雾”症状,表现为记忆力下降、无法集中注意力、情绪问题、疲劳、神经衰弱等等。越来越多的证据表明,COVID-19会导致持久的认知和心理健康问题。康复患者在感染数月后报告了心理症状,包括疲劳、认知困难(“脑雾”和“找词困难”)、睡眠障碍、呼吸困难和精神障碍。以英国为例,33%-76%的患者,在住院后3-6个月出现认知障碍的症状。

从科学角度分析,“脑雾”并不是一种疾病,它是认知障碍的一种表现形式。感染新冠病毒后,会对全身器官产生不同程度的影响,特别是对大脑的影响,尤其要引起重视。磁共振成像(MRI)也发现,患者脑干存在炎症。人们一直担心认知缺陷是否会发展为慢性综合征,并持续多年,患者是否会长期经历神经退化,最终发展为痴呆。

2022年,英国牛津大学-纳菲尔德临床神经科学系的研究团队,在权威期刊《柳叶刀》子刊上发表了研究报告,通过对401名COVID-19患者在感染新冠病毒前后的脑部扫描结果进行对比分析,显示新冠感染即使对于轻症患者,大脑结构也会产生显著的不良影响。

IMG_256

研究报告发表于《柳叶刀》子刊eClinicalMedicine。eClinicalMedicine是《柳叶刀-开放科学》(The Lancet Discovery Science)的一部分,创办于2018年7月,涉及的领域包括基础医学研究、转化医学研究、临床研究和卫生系统研究。它是临床研究中重要证据的国际可信来源,在全球172本全科和内科学期刊中排名第12位。

研究过程

该研究共有785名英国人参与,年龄51-84岁,其中401例患者被检查出感染过新冠病毒,作为研究组;其余384人作为对照组。

IMG_256

如上图所示,记录了研究组和对照组人群的基本情况,包括年龄、性别、种族、血压、是否患有糖尿病、是否吸烟酗酒等。

IMG_256

如上图所示,记录了401名新冠感染者的情况,除了年龄、性别等基础信息,以及血压、体重等身体状况信息外,是否入院接受治疗是值得关注的重点。在401名患者中,只有15人入院治疗,其余386人均未因新冠住院,表明在研究组中,新冠轻、中症患者比例超过96%。

接下来,研究团队采用磁共振成像(MRI)扫描,对研究组和对照组大脑进行了扫描,比较感染新冠后,两组人群在大脑结构方面的差异。结果如下图所示:

IMG_256

研究团队比较了左侧海马旁回(图a)、左侧眶额皮层(图b)、颞梨状皮质功能网络(图c)、嗅结节功能网络(图d)的变化。途中蓝绿色曲线代表对照组,即健康人群;橙色曲线代表研究组,即新冠感染者。分析表明,新冠患者大脑区域灰质厚度、强度显著减少,说明这些脑区组织损伤增加。

这也解释了新冠患者康复后,出现的各种症状。例如,左侧海马旁回、左侧眶额皮层,主管情感、学习及记忆等高级神经功能活动,该区域受损会导致抑郁、焦虑等情绪障碍,以及无法集中注意力等问题;颞梨状皮质功能网络与语言理解、听觉、记忆等有重要关系,该区域受损会造成语音表达困难、听力下降、记忆减退等;嗅结节是与初级嗅觉皮层相关的区域,它们如果发生损伤,将对嗅觉产生巨大影响。

下图对比更为明显,第一排中可以更加直观地看到,新冠肺炎患者的双侧海马旁回、左侧眶额皮质等区域灰质厚度局部减少最明显;第二排为重症患者和轻症患者大脑影像的对比,可以看到在额顶叶和颞叶区域,差异最为明显。

IMG_256

研究团队统计后指出,新冠患者的海马旁回、初级嗅觉皮层的损伤率高达1.3%-1.8%。而普通人的海马旁回每年平均损失率仅为0.2%-0.3%。

感染新冠后,大脑损伤通过认知认为测试,能够更明显的展示。如下图所示,在两项测试中,感染新冠病毒的研究组(橙色),需要更长的时间才能完成任务。

IMG_256

综合上面的各项数据,研究团队得出了以下结论:

1、与正常人相比,新冠感染者大脑体积减少了0.2%-2%,其中海马旁回(主管情感、学习及记忆等高级神经功能活动)和内嗅皮质(主管嗅觉)变化最为明显;

2、灰质每减少0.2%,大脑正常老化约一年,减少2%意味着大脑老化约10年。

在另一项由剑桥大学和伦敦帝国理工学院主持的研究中,也得出了同样的结论。

IMG_256

如上图所示,新冠患者在测试中,准确性、用时方面,和未感染者存在明显差距。

之后,通过将患者与66008名普通民众进行比较,研究人员评估了患者认知能力丧失的程度,认为相当于老了20岁,与50-70岁老人认知丧失程度相似,这相当于失去10智商点

tDCS+认知训练增强认知功能

认知增强(cognitive enhancement,CE)以神经可塑性为基础,通过加强或削弱神经元之间的连接,改变大脑的结构,从而改变相关的认知能力。

认知增强可以增强健康儿童、青少年等的认知能力,可以减缓健康老年人认知能力下降的速度,并且可以改善认知功能患者(多动症儿童、轻度认知障碍、阿尔茨海默病等)的认知能力,新冠造成的认知障碍,可以通过该技术改善。

认知增强的常用方法有药物刺激、物理刺激以及认知训练(cognitive training,CT)。药物刺激存在健康隐患,对身体产生副作用,一般不予采用;物理刺激的方法虽然简单,但受环境影响较大,且调节的认知能力有限;经­直流电刺激(transcranial direct current stimulation,tDCS)、经­磁刺激(transcranial magnetic stimulation,TMS)以及认知训练是目前研究中应用较广泛的认知增强手段。但TMS刺激有诱发癫痫的风险,而且操作设备便携性较差。相较而言,tDCS刺激简单、便捷、易操作,价格相对便宜,对人体没有诱发疾病的副作用。

研究发现,直流电刺激可以使训练的认知能力提升更容易达到长期效果,同时认知训练也可以增强tDCS刺激的效果,因此二者相结合,能取得1+1>2的效果。

1、对注意力的影响

注意力与感知、记忆等认知能力有密切关系,研究者发现认知训练和tDCS组合时,对患者认知能力的改善有很大的影响。

在一项双盲、对照实验,阳极tDCS刺激(2mA,30min)双侧前额叶,同时进行计算机辅助认知康复训练(15min视觉任务,15min听觉任务),结果发现脑卒中患者在真刺激和认知训练后,听觉和视觉注意任务方面表现出显著改善,患者的注意力也明显改善。

2017年,一项对40名女性进行警觉性、定向能力以及执行控制能力的研究,采用阳极tDCS刺激(1mA,20min)DLPFC,并结合抑制控制训练任务。结果发现,真刺激组中,定向和执行的注意网络性能显著提高。

2、对工作记忆的影响

工作记忆在我们的日常生活中起着非常重要的作用,是人类进行学习、理解、推理等高级认知活动的核心。

2019年,一项对轻度认知障碍患者为期5周的实验,患者结束认知训练和左侧DLPFC的tDCS刺激,发现认知训练和tDCS组合在治疗后绩效显著,患者记忆力在3个月的随访中,较治疗前有很大改善。研究同时发现,tDCS刺激可以提高健康年轻人工作记忆训练的效率,而且可以提高训练中学习的速度。

3、对其他认知能力的影响

研究发现采用阳极tDCS刺激(1.5mA,20min)DLPFC的研究发现,认知功能中学习、记忆和运动速度得到改善;对颞-顶区域进行左侧阳极,或右侧阴极的tDCS刺激,阅读能力有长期的改善。

采用阳极刺激(2mA,20min)DLPFC的同时进行双重n-back任务(视觉和听觉),连续进行了8天,短期记忆能力和语言流利度显著提高。

对于健康人来说,双侧DLPFC的tDCS刺激(1mA,30min),并同时进行认知训练,发现在数学能力较低的人群中,训练的改善效果更明显。

参考文献

Douaud G, Lee S, Alfaro-Almagro F, et al. SARS-CoV-2 is associated with changes in brain structure in UK Biobank[J]. Nature, 2022, 604(7907): 697-707.

Menon D, Hampshire A, Chatfield D, et al. Multivariate profile and acute-phase correlates of cognitive deficits in a COVID-19 hospitalised cohort[J]. 2022.

郭娅美,李启杰,姜劲,等.基于认知训练和经­直流电刺激组合的认知增强技术综述[J].生物医学工程学杂志, 2020, 37(5):7.

当前页面地址:http://www.msjkw.net/zixun/348717.html

    栏目排行

    • NO.1
    • NO.2
    • NO.3
    • NO.4
    • NO.5