新研究表明：經顱光生物調節增強工作記憶能力

工作記憶(WM)在許多認知功能中起著至關重要的作用，它是一種在幾秒鐘內將有用信息主動儲存在“腦海中”的能力，也就是我們常說的瞬時記憶。

在過去的幾十年里，非侵入性腦刺激(NIBS)技術涉及經顱應用電(直接或交變)或磁場到特定的頭皮或多個大腦回路，已被證明有助于提高WM的性能。使用NIBS的研究發現，行為增強與神經生理變化相關，包括區域間功能連通性的增加和振蕩神經元活動以及事件相關電位的變化。

經顱光生物調節(tPBM)是一種非侵入性光照明方法，以波長在600到1100納米之間的大腦為目標。近年來，tPBM已被應用于調節大腦代謝過程，并已成為改善認知功能的一種有前途的干預手段。有研究表明，tPBM可上調線粒體呼吸鏈復合物IV以調節細胞色素c氧化酶(CCO)。這導致三磷酸腺苷(ATP)的形成增加，并啟動次級細胞信號通路。PBM產生的代謝效應增加了動物和人類的腦代謝能量產生、耗氧量和血流量。

此外，一些研究表明PBM可以做到以下幾點：

(i)通過調節神經營養因子和炎癥信號分子以及抗凋亡介質來增強神經保護；

(ii)激活離子通道；

(iii)刺激轉錄因子上調基因表達水平。

在阿爾茨海默病(AD)小鼠模型中，tPBM可以減少血管周圍小膠質細胞，促進血管生成，進一步增強Aβ清除。特別是在過去的兩年里，一些臨床研究提供了令人信服的證據，證明tPBM改善了AD和癡呆患者的認知能力，并促進了其他神經系統疾病的治療。

有研究證明tPBM可以改善大鼠前額葉皮層(PFC)的耗氧量和代謝能，從而提高基于PFC的記憶功能。其他研究表明，1072納米tPBM可以逆轉中年小鼠的WM缺陷。這些動物研究結果表明，暴露于tPBM的皮質組織的氧代謝增強，這可以解釋記憶的改善。兩項人類行為研究表明，在正確的PFC下，1064納米tPBM可以提高WM任務的準確性并加快反應時間。與此同時，其他行為研究表明，tPBM治療也可以改善高階認知功能，如持續注意力和情緒以及執行功能。

然而，即使是最簡單的WM任務也涉及多個認知過程，如感知編碼、選擇性注意和運動執行，這可能會混淆tPBM效應和WM增強之間的關聯。考慮到這一點，研究人員選擇K值估計值來評估給定負載數組在可視WM中維護的準確項目數量。鑒于右PFC與WM中的信息維護相關，研究人員假設1064-nm tPBM高于右PFC導致視覺WM容量增強。然而，研究人員仍然缺乏與WM相關的神經學證據來直接彌合tPBM效應和WM行為益處之間的差距。以往的研究已經廣泛證明，對側延遲活動(CDA)跟蹤視覺WM中存儲的對象數量。此外，CDA的集合規模效應預測了WM容量的個體差異。因此，研究人員將tPBM在WM容量方面的行為效益(K值)與WM容量的ERP生物標志物(CDA)聯系起來。由于tPBM作為有效NIBS的潛在工具的研究尚處于早期階段，因此存在幾個關鍵問題。例如，缺乏對tpbm在人腦中誘發的電生理效應的良好理解。

近日，發表在《Science Advances》上，標題為：“Transcranial photobiomodulation enhances visual working memory capacity in humans”的文章，解釋了tpbm在增強瞬時記憶中的作用。

研究人員進行了四項雙盲、假性控制的tPBM實驗，參與者完成了相隔一周的兩次不同的tPBM，在PFC上進行假性或活性tPBM。