0.75 Hz 相位同步 rTMS 与 tACS 在睡眠期间对 δ 频率活动的睡眠阶段特异性影响

为什么调节深度睡眠可能与你相关

许多人把睡眠视为简单的休息，但在最深的睡眠阶段，大脑进行着重要的维护工作——巩固记忆、维持情绪并帮助身体恢复。本研究测试了一种新颖的、无创的方式，通过微弱的磁和电刺激在睡眠中轻轻“推动”大脑，旨在增强标志深度睡眠的慢波。如果此类技术有效，未来或可帮助睡眠质量差或存在某些精神健康问题的人群。研究者提出了一个直接的问题：我们能否以持久且精确的方式增强这些慢波，并且这是否会在睡醒后真正提升记忆？

如何对大脑施以温和推动

入睡前，健康的年轻受试者佩戴一个覆盖前额的帽子，接受精确定时的脉冲刺激。研究结合了两种技术：重复经颅磁刺激（rTMS），通过线圈发出短暂磁脉冲；以及经颅交变电流刺激（tACS），在表面电极间施加极弱的节律性电流。两者均调节到大约每秒一个周期，以匹配大脑最慢的睡眠节律。重要的是，磁脉冲被锁定在电节律的特定相位——谷值——以期强化一种自然的深睡模式。在另一天，同一批参与者接受了假刺激（sham），模仿感觉和声音但并未对大脑产生实质性刺激。

在人们睡眠时观察脑电波

刺激后，参与者进行了大约三小时的日间小睡，同时使用高密度脑电图（EEG）记录他们的脑活动。团队关注“δ 活动”，即主导最深非快速眼动睡眠（N3）阶段的慢波。他们比较了真实刺激与假刺激在所有睡眠阶段的差异，并考察不同脑区协调慢波的强弱——一种功能连接性的度量。为将这些生理变化与行为联系起来，志愿者在睡前学习了单词配对，醒后再测试以评估他们记住了多少词对。

更强的慢波，但记忆未改善

联合刺激确实改变了睡眠中的大脑活动。在 N3 期，δ 功率——慢波的强度——在真实刺激后明显高于假刺激，尤其是在接近 0.75 Hz 的目标频率以及更广泛的 δ 范围内。这些增强效应超出睡眠期：即便在小睡后记录的静息 EEG 中，慢活动在真实刺激条件下依然升高。连接性分析提供了互补的结果。总体网络效率在所有阶段并未出现显著变化，但在较浅的非 REM 阶段 N2 中，脑区在 δ 频段的通信效率出现了选择性增强。尽管脑活动出现这些可测量的变化，标准的睡眠结构——各阶段停留时间、入睡速度和睡眠效率——保持不变，另一个与记忆相关的重要睡眠节律——纺锤波的计数，在真实与假刺激会话间也无差异。

这告诉我们关于睡眠与记忆的什么

在记忆单词配对方面，参与者在睡后确实有所进步，但关键是无论接受真实刺激还是假刺激，进步幅度大致相同。换言之，在本实验设置下，仅在入睡前增强慢波并不足以带来记忆优势。这与早期采用包含稳定直流成分并在睡眠过程中施加的不同刺激方式的研究结果不同，那些研究报告了记忆收益。新的结果表明，如何以及何时操控脑节律的细节——例如确切的波形、所动员的大脑回路，以及慢波如何与纺锤波和更快的爆发活动协调——可能对将生理变化转化为认知收益至关重要。

这可能的未来方向

对非专业读者而言，主要结论是研究者现在可以在入睡前通过温和的表面刺激有选择性地增强大脑最深睡眠的慢波，且这种增强可持续数小时，同时不会扰乱总体睡眠结构。尽管在受试的健康年轻人群与所用条件下，这并未改善记忆，但它展示了对与睡眠相关脑活动的强有力控制。这种控制可能对未来临床应用有价值，例如在深睡受损的疾病中（如失眠或衰老）。该工作既显示了“调谐”睡眠大脑的前景，也凸显了复杂性：我们可以让慢波变得更强，但要将其转化为更好的认知和记忆，可能需要同时针对睡眠节律的整个“乐队”，而非仅调好一个音符。

引用: Takahashi, K., Kuo, MF. & Nitsche, M.A. Sleep stage-specific effects of 0.75 Hz phase-synchronized rTMS and tACS on delta frequency activity during sleep. Sci Rep 16, 10520 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-45366-8

关键词: 深度睡眠, 脑刺激, δ 波, 记忆巩固, 无创神经调节