《International Journal of Biological Macromolecules》：Fabrication of multifunctional biodegradable banana peel-derived pectin-sodium alginate comatrix augmented with
Tridax procumbens leaf extract for bioactive stabilization of plum against microbial decay
编辑推荐：
本研究聚焦于急性应激损害执行功能这一普遍问题。为探索非侵入性脑刺激的干预潜力，研究人员对比了针对左背外侧前额叶（DLPFC）的经颅直流电刺激（tDCS）与经颅交流电刺激（tACS）对健康男性大学生在特里尔社会应激测试（TSST）诱导的急性应激下，其执行功能（包括工作记忆、抑制控制等）及其神经基础（通过功能近红外光谱fNIRS测量）的保护作用。结果表明，两种刺激均能在特定执行领域（如反应抑制）改善行为表现，并伴有前额叶激活降低（提示神经效率提升），其中tDCS在改善工作记忆方面表现出优势。该研究为优化基于tES的干预措施以支持真实世界中的应激认知韧性奠定了基础。
考试前的大脑一片空白，重要演讲时突然卡壳，或是面对突发危机时决策迟缓——这些都可能与急性应激对大脑高级功能的“攻击”有关。日常生活中，从自然灾害到家庭危机，再到重要的考试，急性应激无处不在。它像一只无形的手，干扰着我们被称为“执行功能”的核心认知能力，这些能力包括控制冲动（抑制控制）、记住并处理信息（工作记忆）以及灵活切换任务（认知灵活性），它们对于实现目标导向行为至关重要。研究表明，急性应激会损害前额叶皮层（PFC，特别是背外侧前额叶DLPFC）的活动，导致这些高级认知功能“掉线”。那么，有没有一种方法能够为大脑“穿上盔甲”，在应激来袭时保护这些宝贵的能力呢？
非侵入性的经颅电刺激（tES）技术为此带来了希望。其中，经颅直流电刺激（tDCS）通过微弱的恒定电流调节皮层神经元的兴奋性，而经颅交流电刺激（tACS）则通过节律性的交变电流尝试“引导”或“同步”大脑自身的电振荡。理论上，两者都可能通过优化大脑活动模式、提升“神经效率”（即用更少的神经资源完成相同或更好的任务表现）来对抗应激的负面影响。然而，一个关键的问题悬而未决：在应对急性应激时，是提供稳定支持的tDCS更有效，还是旨在恢复特定脑电节律（如与执行功能密切相关的β波段，约13-30 Hz）的tACS更具优势？此前，缺乏在统一的急性应激范式下对这两种技术进行直接比较的研究。
为了填补这一空白，并系统探索tES对抗急性应激的神经保护潜力，一项结合了行为测试与脑功能成像的研究应运而生。这项研究旨在直接比较针对左DLPFC的tDCS与20 Hz tACS，在保护急性应激下的多项执行功能及其神经机制方面的效果。研究结果不仅揭示了这两种脑刺激技术的独特作用，也为未来开发针对应激相关认知衰退的精准干预策略提供了重要的实证依据。相关研究成果发表在《International Journal of Biological Macromolecules》上。
为开展此项研究，研究人员采用了多项关键技术方法。研究招募了110名健康男性大学生，采用随机、参与者盲、假刺激对照的组间设计。所有参与者在接受指定的刺激（主动tDCS、主动tACS或假刺激）后，立即接受改良版的特里尔社会应激测试（TSST）以诱导急性应激状态。随后，参与者完成一系列评估执行功能的行为任务，包括3-back（工作记忆）、Go/no-go（反应抑制）、Stroop（认知抑制）和任务转换（认知灵活性）范式。在整个行为任务执行期间，使用功能近红外光谱（fNIRS）设备同步记录参与者前额叶皮层的血氧动力学变化，以窥探其大脑活动。此外，通过采集唾液样本测量皮质醇浓度，并结合多项心理量表，对压力诱导的有效性和持续性进行了验证。数据分析涵盖了行为指标（如准确率、反应时）和fNIRS信号（以氧合血红蛋白HbO浓度变化为指标），并进行了相应的统计检验。
研究结果
参与者特征、盲法及耐受性
三组参与者在年龄、身体质量指数（BMI）、受教育年限以及特质焦虑、抑郁等基线心理特征上均无显著差异，确保了组间的可比性。盲法评估显示，参与者无法有效区分自己接受的是真实刺激还是假刺激。所有参与者对经颅电刺激耐受良好，未报告严重不良事件，尽管tACS组报告了更明显的光幻视现象。
应激操控检验
唾液皮质醇浓度和心理测量指标（如正负性情绪、状态焦虑）的分析一致表明，改良的TSST成功地在所有三组中诱导并维持了急性应激状态，且三组间的应激反应强度没有差异。这为后续观察tES的“保护”效应而非“减压”效应提供了基础。
执行功能行为表现
行为结果显示，tES对不同的执行功能成分产生了选择性的增强作用：
- •
工作记忆：在3-back任务中，tDCS组的准确率显著高于tACS组和假刺激组。
- •
反应抑制：在Go/no-go任务中，无论是tDCS组还是tACS组，其逆效率分数（IES，综合反应时与准确率的指标）均显著低于假刺激组，表明反应抑制能力得到提升。No-go准确率和Go反应时也显示出有利于tES组的趋势。
- •
认知抑制与认知灵活性：在Stroop任务（认知抑制）和任务转换范式（认知灵活性）上，三组之间未发现显著的行为表现差异。
前额叶皮层激活
fNIRS数据揭示了tES对大脑活动模式的调制：
- •
左DLPFC激活降低：在3-back、Go/no-go以及Stroop任务中，两个主动tES组在目标区域左DLPFC（对应fNIRS通道11）的激活强度均显著低于假刺激组。在Stroop任务中，tDCS组的左DLPFC激活甚至比tACS组更低。
- •
对侧脑区激活增强：在任务转换范式中，探索性分析发现，两个tES组在右侧前辅助运动区（pre-SMA，对应fNIRS通道1）的激活显著高于假刺激组。
研究结论与讨论
本研究首次在统一的急性应激范式下，系统比较了tDCS与tACS对多项执行功能及其神经基础的防护作用。主要结论如下：
- 1.
选择性认知增强：在急性应激背景下，针对左DLPFC的tDCS和tACS能够选择性地增强某些执行功能。具体而言，两者均能有效改善反应抑制；而tDCS在提升高负荷工作记忆方面表现出比tACS更优的效力。然而，两者对认知抑制和认知灵活性的行为表现未显示出显著影响。
- 2.
神经效率的提升：一个核心发现是，在接受tES后，参与者在执行任务时，其被刺激的左DLPFC区域表现出更低的血氧激活，而行为表现却得以维持甚至改善。这种“更低激活，更好（或相当）表现”的模式，与“神经效率”提升的概念相符，即大脑能够以更优化、更经济的资源利用方式来应对认知挑战。这一现象在tDCS组中表现得更为明显和一致。
- 3.
网络效应：研究还观察到tES引发了跨半球效应。在需要认知灵活性的任务转换中，左DLPFC的刺激增强了对侧（右侧）前辅助运动区的激活。这表明tES的作用可能不局限于刺激靶点，还能促进与任务相关的分布式脑网络的功能整合。
- 4.
tDCS vs. tACS的机制考量：为何tDCS在工作记忆保护上优于tACS？讨论指出，这可能源于两者不同的作用机制以及急性应激对大脑状态的改变。tDCS通过持续的极性电流稳定神经元膜电位，可能在嘈杂的应激环境中为维持工作记忆所需的神经表征提供更稳固的支持。而tACS依赖于通过外源性节律去“引导”内源性脑电振荡，其效果受大脑本身振荡状态的影响。急性应激已知会扰乱前额叶β节律的同步性，这种固有的“失谐”可能降低了固定频率（20 Hz）tACS的“引导”效率，使其在恢复高负荷工作记忆所需的精确时序协调上面临更大挑战。
- 5.
研究意义与局限：该研究为利用非侵入性脑刺激技术增强认知应激韧性提供了直接的实证依据，并提示针对不同认知成分和神经机制，可能需要选择不同的刺激模式（如对工作记忆优选tDCS）。研究也存在一些局限，例如样本仅限于健康年轻男性，限制了结论向女性及其他人群的推广；fNIRS技术主要探测皮层活动，无法揭示皮层下结构的贡献；使用的标准化头模型计算的电场分布可能无法完全反映个体差异等。未来的研究需要拓展样本多样性，结合多模态脑成像技术，并探索个体化刺激参数，以进一步推动tES在提升现实世界应激应对能力方面的转化应用。
总之，这项研究不仅证实了tES作为“认知免疫”策略缓冲急性应激损害的潜力，还通过直接比较揭示了tDCS和tACS各自的特点与相对优势，为未来开发精细化、个性化的脑刺激干预方案以应对压力相关的认知功能下降奠定了重要的科学基础。
