新冠使大脑老化20年、智商下降10点，tDCS增强认知功能

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。

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。

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。

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：

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。

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。

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。

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；经颅直流电刺激（transcranial direct current stimulation，tDCS）、经颅磁刺激（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. 基于认知训练和经颅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.