互动科普

采用神经反馈进行心理训练，可减轻注意力缺失症、癫痫症和抑郁症的症状，甚至还能提升健康大脑的认知能力。

乍看起来，这场电脑游戏对于一个8岁的孩子来说，似乎极其容易，就像20世纪80年代在一些游乐中心玩《石器时代》一样：一个红色三角“箭头”出现在监视器的蓝色屏幕上，一架卡通飞机的机头会从左边滑入视野。如果箭头朝上，本(Ben)就必须使这架飞机爬升。当他取得成功时，一个光线四射的黄色太阳就会发亮。

再仔细一瞧，情况完全不像看上去的那样简单。首先，本并没有操纵杆。相反，一些电极粘贴在这个男孩的面部和头皮上，让他仅仅依靠思想来驾驶飞机。

本正在参加一项实验。实验的要点是利用神经反馈(neurofeedback)，这是一种基于脑电描记法(electroencephalography ，缩写为EEG)的训练工具。所谓的“脑电描记法”，测量的是伴随着任何脑部活动而产生的电位变化。电极传导出脑部信号，这些信号再经过电脑程序处理，被输入游戏。这样，这架飞机的运动便向本揭示出他大脑中刚刚发生的情况。德国蒂宾根大学医学心理学与行为神经生物学研究所的心理学家乌尔里克·莱因斯(Ulrike Leins)解释说：“通过这种反馈，孩子们应该能够学会有意识地控制大脑活动的某些特定参数。”

这种“读心术”提供了许多可能的应用。例如，它使一些不能说话和打手势的“锁闭症”(locked-in)患者能够与护理人员沟通。通过控制他们的脑电波，这些患者便可操控电脑屏幕上的字母和单词。以神经反馈方式进行训练，也许还有益于那些癫痫、注意力缺失、抑郁和其他轻度心理失常患者。这种实验疗法也称为EEG生物反馈(biofeedback)，它甚至能帮助提升健康大脑的速度，改善认知能力。

从生物反馈到神经反馈

这一技术是生物反馈技术的一种高科技变体，生物反馈被长期用来治疗与应激反应相关的心理疾病。在生物反馈中，人们可看到或听到一些能够表征应激反应的生理测量数据，例如血压升高、心律加快或肌肉张力增加。从监测装置中接收这样的信息，使得一些通常无法觉察的身体机能，可以进行有意识的调节。例如，听到正在加快的脉搏，可以让一个人意识到自己正处于紧张状态，然后学会有意识地使心律放慢。

脑电波可以被有意识地改变，这种想法第一次产生于约40年前。20世纪60年末，睡眠研究人员M·巴里·斯特曼(M·Barry Sterman)在跟踪猫的脑电波图时，发现了一些有趣的东西。他在脑部的一块被称为“感觉运动区皮质(sensorimotor cortex)”的区域中，发现了一种前所未知的脑电波模式，频率介于12和15赫兹(Hz)之间。斯特曼现在是美国加利福尼亚大学洛杉矶分校的名誉退休教授，当时他把这种模式称为感觉运动节律(sensorimotor rhythm)，即SMR。他意识到， SMR总是出现在放松和清醒的猫科动物身上。当他用点心来奖赏处于这种状态的动物时，它们便开始产生出更强的SMR。通过这种条件反射实验，斯特曼证明，有意识地改变一个人自身的脑电波是可能的。

这位研究人员很可能不会就这一发现穷追到底。但是，差不多就在同一时刻，他接到了美国空军的一项请求，要他测试暴露于单甲基肼(monomethylhydrazine)下的潜在认知效应。单甲基肼是某些火箭燃料中用到的一种物质，已知它可导致癫痫发作。斯特曼给一些猫注射了这种化学物质，在随后的大约1个小时内，大多数猫都经历了癫痫发作。然而，少数几个受试对象的癫痫发作比通常晚了很多，另外三只猫则完全避免了抽搐。为了替这种抵抗力寻找一个答案，斯特曼检查了他的实验记录。他注意到，这些有抵抗能力的猫拥有一个共同点：它们先前都参加过他的条件反射实验。它们控制自身SMR波的能力会不会是其中的一个因素？

斯特曼在更多的实验中继续研究这个问题。20世纪70年代初，他发现了一些迹象，如果癫痫患者学会了提升自己的SMR水平，他们也能减少自身癫痫发作的风险。可是由于缺乏充分的研究，这种看法仍然存在争议。

大脑控制

在斯特曼首次研究SMR的30多年后，科学家们正在探索，如何能够利用神经反馈来治疗各种疾病。除了SMR之外，其他不同频率的脑电波也刻画了某些特定的心理状态。例如，在熟睡状态中，频率为4Hz且振幅较大的δ波占有优势；频率为10Hz左右的脑电波被称为α波，它们出现在放松却清醒的大脑之中，例如，当我们闭着眼睛倚靠在椅背上时，它们就会出现；如果我们开始专注于某事，频率高于13Hz的β波便穿行于我们的大脑皮层；较低频率的θ波则出现于大脑放松的状态，θ波具有较大的振幅，频率介于δ波和α波之间，它们通常在成人浅睡和沉思的过程中出现。

无论频率如何，学会如何驾驭人的脑电波并无魔法公式可用。莱因斯解释说：“每一个受试对象都必须通过反复试验，才能找到适合他们自己的独特方法。”为了增强脑部活动，操纵动画飞机的爬升，参加蒂宾根实验的许多儿童都说，他们想到了一些令人兴奋的事情，例如从跳水板上一跃而下，本则想象他正在树林中欢度一个露营之夜。如果方向箭头向下指，这个男孩就会设法平静他的大脑，使飞机下降——在他的想象中，他正躺在床上打盹。

在蒂宾根，一些研究癫痫疗法的研究人员仍在检查脑电图的另一个成分，它被称为皮层慢电位(slow cortical potential)，即SCP。这些脑电波可以表征大脑皮层的活动。对它们的检测是有用的，因为癫痫发作开始于皮层神经元的过度兴奋，这些神经元通常位于一个极其有限的区域，脑部的活动从那里开始不可控制地向外传开。就在癫痫发作之前，患者的SCP会转换成负电方向，这些负的慢电位也会正常地出现于大脑中。因而对于患者来说，神经反馈的目标就是让他能够识别负电性的发作，然后将他们的SCP推往正电方向。患者学会有意识地限制大脑的活动，从而抑制癫痫的发作。

这种方法似乎很有前途。在2001年的一项研究中，蒂宾根的尼尔斯·比尔鲍默(Niels Birbaumer)及其同事，与一些传统医疗方法起不到效果的癫痫患者展开了合作。平均而言，采用了SCP神经反馈疗法的患者，能够将他们的癫痫发作次数减少1/3。在训练课结束之后，这些积极的作用仍保持了很长的时间。

心理有氧健身法

对于那些患有注意力缺失及多动综合征(attention-deficit hyperactivity disorder，缩写为ADHD)的儿童来说，β波是治疗他们的标靶。莱因斯指出：“患有ADHD的儿童，正是这些较高频率的脑电波要弱于健康状态的儿童。”按照美国应用心理生理学及生物反馈协会(the Association of Applied Psychophysiology and Biofeedback)的说法，美国有700多个团体正在使用EEG生物反馈来治疗ADHD。

患有ADHD的儿童难以完成作业，缺乏社交能力，因为他们好动、冲动、注意力难以集中。前额页皮质(prefrontal cortex)是一个与注意力控制有关的大脑区域，其中较高频率的脑电波的降低尤为明显。这些孩子的较低频率脑电波也有所增加，特别是4Hz到7.5Hz的θ波。莱因斯说，利用神经反馈，“我们的ADHD受试对象在训练他们的大脑，以产生更少的θ波，从而产生更多的β波”。

今天，本获得了45个“击中”——这是他按照意愿成功地提升或降低了大脑活动的次数。他在一张储存卡上获得了5分，然后就可以离开了。不过，他的心理训练当天并未结束，本被告知要在日常生活中训练控制大脑。例如，在开始做家庭作业之前，他首先要想像一下，灌它几个篮球。以这种方式使大脑活跃起来，这似乎有助于像本那样的孩子集中精力。莱因斯说：“许多孩子都说，在训练之后他们能更好地集中注意力，更快地完成家庭作业。”

在蒂宾根实验中，孩子们训练了30个小时。研究人员在治疗前后立刻测定他们的认知能力，使用的是一些标准测试方法，特别适合于监测注意力。治疗之后的6个月，他们再次接受了检查。在神经反馈课程结束之后，受试对象在注意力和智力的评估方面有了更好的表现。教师们报告说，他们在课堂上更安静，也更少冲动。许多父母也说，他们的孩子做家庭作业也更少遇到困难了。莱因斯将这些结果视为是积极的，尽管并不确定。这位研究人员说：“我们仍然缺少对众多儿童的受控研究，只有这样，才能将这一技术与其他疗法进行比较。”

平衡行为

许多心理疾病都伴随有异常的脑电波模式，这个事实为神经反馈提供了治疗应用的另一种可能性。这些变化究竟是这种疾病的起因还是结果，通常并不清楚。至少，这类不寻常模式的出现会阻碍患者的康复。例如，20世纪90年代初，美国威斯康星大学麦迪逊分校的心理学和精神病学教授理查德·J·戴维森(Richard J·Davidson)注意到，抑郁症患者的脑电波模式中存在异常的不对称。显然，右左半脑前端之间的α活动分布可以影响到情绪。在受试的抑郁症患者中，活跃中心偏向右边，他们的左半脑比较不活跃。

基于这种想法，美国西北大学的心理学家J·彼得·罗森菲尔德(J·Peter Rosenfeld)正在尝试采用神经反馈来减轻抑郁症状。罗森菲尔德假设，如果患者能够矫正他们自己的脑电波模式，他们也许就有能力摆脱情绪低落的心理阴影。因此他和美国伊利诺伊州埃文斯顿的神经探索神经反馈中心的心理学家埃尔莎·贝尔(Elsa Baehr)和鲁弗斯·贝尔(Rufus Baehr)一起，在20世纪90年代中期开发了一种神经反馈训练程序。只要左额叶皮质中的α波振幅超过了右额，这些参与者就能听到一个单簧管弹奏的愉悦音符。在持续15分钟到30分钟的课程中，这些受试对象努力学习如何将这一音调在自己耳朵里保持越来越久的时间。

有一个引人注目的案例与一位妇女有关，她先前因为抑郁症反复发作，已接受了12年的治疗，但未见好转。在仅仅35个小时的训练之后，再结合心理治疗，其症状彻底减轻了。在后来的6年跟踪期内，她的抑郁症再也没有发作。虽然科学家们还能指出EEG反馈在其他抑郁症患者身上所取得的成功，但是埃尔莎·贝尔仍强调要谨慎。她指出：“这是一份实验记录。除非经过了受控研究，否则我们无法了解这种疗法的效果如何。”

提升大脑？

除了治疗之外，神经反馈能否改善健康大脑的认知能力呢？例如，美国国家航空航天局(NASA)多年来就一直在使用EEG生物反馈，来增强其飞行员的专注能力。

为了将问题弄得更清楚，现在供职于英国坎特伯雷基督教堂大学的心理学家戴维·弗农(David Vernon)，邀请了40位自愿者来到他的实验室。他和其他人想查清楚，有意识地影响特定的脑电波模式，是否能够增强短期记忆——这种能力可以临时贮存和处理那些执行复杂认知任务所需要的信息，例如学习或推理。他先向受试对象提供了一张单词表。然后给他们指定一个类别，例如“动物”，要求他们尽可能多地回忆起单词表中符合那种类别的单词。

训练之前，这些参与者仅能回忆起71%的单词。在8节训练课中，他们学会了增强自身的SMR——也就是斯特曼曾研究过的那种模式。训练之后，弗农再次测试了他的受试对象，这次他们能够回忆起大约82%的单词。2003年1月，弗农的研究小组公布了这些结果。弗农声称：“现在我们拥有了神经反馈与记忆力改善之间关联的第一个证据。”

2003年发表的一项由英国伦敦帝国学院完成的研究，支持了脑电波训练能改善认知能力的看法。神经科学家托比亚斯·埃格纳(Tobias Egner)现在供职于美国哥伦比亚大学，当时他和约翰·H·格鲁泽利尔(John h·Gruzelier)在英国皇家音乐学院，伦敦的一所培养有前途的年轻音乐家的精英学校，招募了一些试验对象。其中一些受试对象学会了如何通过一台电脑屏幕上的反馈，来控制α和θ频率范围内的慢波。按照权威评估专家的说法，在神经反馈实验之后，这些音乐家的能力已大大增强。这种改善来自于多个不同的领域，诸如音乐理解力、风格精准度和艺术想象力。此外，这些学生所犯的失误也大幅减少。

如果进一步的实验确证这样的结果，那么神经反馈就可能提供一系列应用。例如，格鲁泽利尔正在考虑，如何能将SMR增强应用到特殊人群的培训之中，他们的职业需要一双特别平稳的双手，例如眼外科医生。