辽宁师范大学的高贺明团队在Journal of Cognitive Neuroscience发表了名为 High-frequency Repetitive Transcranial Magnetic Stimulation over the Left Dorsolateral Prefrontal Cortex Can Improve Attentional Control Under Stress: Behavioral and Electrophysiological Evidence的文章。
一、研究背景
压力会影响执行控制，迫使注意力转向与压力有关的信息。左侧DLPFC（背外侧前额叶）在保持工作记忆中的行为目标和协调必要的神经网络来处理目标相关信息方面发挥着重要作用，因此，在压力调节和注意力控制中起着至关重要的作用。
以往的研究已经发现，左侧DLPFC是无创脑刺激的目标区域，刺激DLPFC不仅可以减弱压力反应，还可以增强认知控制。本研究使用rTMS来探索左侧DLPFC激活是否可以增强压力调节和注意控制。
二、研究方法
1、实验程序
如图1A所示，受试者到达实验室后会先休息20分钟。在休息时间的最后5分钟，使用积极和消极情绪量表（PANAS）和状态-特质焦虑量表(SAI)评估受试者的情绪状态和焦虑水平。同时进行脑电图准备。在TSST（T1）前收集第一次唾液样本和自我报告压力（SR）问卷（Likert量表），建立基线。随后，受试者进行了15分钟的TSST或安慰剂TSST。在TSST （T2）后立即采集第二组唾液样本并收集问卷（SR、PANAS、SAI）数据。接下来休息10 min（rest 1），在这个阶段对受试者进行重复经颅磁刺激，并在之后采集第三份唾液样本和SR。接下来是4个额外独特刺激任务，每个大约持续7分钟。在T4和T5采集唾液样本和SR。在第二次休息15分钟（rest 2）后，进行第三次SAI和PANAS问卷调查（T6）。
图1 实验过程
特里尔社会压力任务
特里尔社会压力任务（Trier Social Stress Task， TSST）被用来诱发强烈的社会心理压力，在该任务中，受试者需要在观众面前演讲并做数学计算。
在压力组的TSST任务中，受试者通过5分钟的求职演讲来介绍自己，说服委员会他们能够胜任这份工作。每位受试者有5分钟的准备时间。演讲结束以后，受试者需要花5分钟完成一个计算任务。
在对照组的TSST任务中，受试者被要求在一个空房间里做一个关于电影、小说或旅行的5分钟主题演讲，有5分钟的准备时间。在演讲结束以后，受试者会完成一个计算任务。
额外独特刺激任务
目标刺激加工和干扰刺激加工通常通过额外独特刺激任务（The additional singleton task）进行研究。
如图2B所示，每个搜索阵列由10个环绕成一圈的形状刺激组成。形状刺激为菱形和圆形，有红色或绿色的轮廓。在每个形状刺激中有一条横或纵的灰色线，所有的刺激都呈现在黑色背景上。目标刺激是在形状上与其他9个形状刺激不同的刺激（即图2中的绿色菱形）。受试者被要求判断目标形状中包含的线段的方向，如果这条线是横向的，就用左手食指按“F”键，如果这条线是纵向的，就用右手食指按“J”键。在九个形状相同的刺激中，干扰刺激（即图1B中的红色圆圈）的颜色与其他所有刺激都不同。
根据搜索阵列中的目标-干扰物类型，得到了5种条件。(1)在纵向目标-横向干扰条件（LD-VT）下，目标刺激出现的方向是纵向，而干扰刺激红色圆圈则是横向；(2)横向目标-纵向干扰（LT - VD）条件下，目标刺激出现的方向是横向，而干扰刺激红色圆圈则是纵向；(3)侧边目标-无干扰（LT-ND）条件下，在侧边位置只有绿色菱形出现，而没有任何干扰刺激；(4)在侧边目标-对侧干扰（LT-CD）条件下，目标和干扰刺激分别出现在阵列的两侧；(5)在侧边目标-同侧干扰（LT-ID）条件下，目标和干扰刺激出现在同一侧。
在完成这个任务的同时采用 actiCHamp Plus 64 放大器（德国Brain Products公司生产，深圳瀚翔脑科学股份有限公司全国总代理）记录脑电信号。原始EEG数据使用Brain Vision Analyzer Version 2.1 进行离线处理。
图2 额外独特刺激任务和TMS电场示意图
ERP数据分析
对于搜索阵列诱发的ERP，在220 - 300ms的时间窗内，以组（对照、压力）为被试间变量，目标-干扰物（LD-VT、LT-VD、LT-ND、LT-ID和LT-CD）和电极侧性（同侧、对侧）为被试内变量，进行重复测量方差分析。
N2pc是指在视觉搜索任务中，当目标刺激出现在视野的一侧时，大脑对侧后部区域（通常是枕叶和顶叶）在刺激呈现后约200-300毫秒（ms）出现的一个负向脑电成分。通常与选择性注意、空间注意等能力有关。
N2pc效应是通过从同侧条件中减去对侧条件的平均振幅来计算的。然后，对N2pc效应进行重复测量方差分析，以组（压力、对照）为被试间变量，目标-干扰物类型（LD-VT、LT-VD、LT-ND、LT-ID和LT-CD）为被试内变量。
RTAC效应分析
RTAC效应即反应时的的注意捕获效应，是指在实验任务中，由于干扰刺激自动吸引了注意，导致被试对目标刺激的反应时延长，这种现象反映了注意系统的自动性和选择性。RTAC效应是通过从LD-VT、LT-VD、LT-ID和LT-CD条件中减去LT-ND条件的平均RT来计算的。
TMS刺激方案
TSST任务结束之后，在rest 1阶段对受试者进行重复经颅磁刺激。分别在控制顶叶组（完成控制组的TSST任务并进行顶叶rTMS）和压力顶叶组（完成压力组的TSST任务并进行顶叶rTMS）的顶叶区域和压力DLPFC组（完成压力组的TSST任务并进行左背外侧前额叶rTMS）的左DLPFC进行重复经颅磁刺激。
使用经颅磁刺激仪（M-100 Ultimate，深圳英智科技有限公司，中国深圳）的八字形线圈（BY-90A）对所有受试者进行高频rTMS，静息运动阈值设置为110%。
本研究使用的rTMS方案内容如下：使用20 Hz的高频进行rTMS刺激，每次刺激包括40个脉冲，持续2秒，间隔12秒，一共进行了40次刺激，总计1600个脉冲，总刺激时间为548秒。根据国际10-20系统，压力DLPFC组刺激点定位在F3，压力顶叶组和对照顶叶组刺激点定位在Cz点。
三、研究结果
1、行为学的结果
如图3所示，压力DLPFC组的RT（反应时）均比压力顶点组（p < 0.001）和对照顶叶组（p = 0.012）更短；压力顶叶组与对照顶叶组的RT无显著差异（p = .396）。
压力顶叶组RTAC效应高于控制顶叶组（p = 0.008），压力DLPFC组RTAC效应低于压力顶叶组（p = 0.024），而压力DLPFC组与对照顶叶组RTAC效应无显著性差异（p = 0.681）。
图3 不同条件下的RTAC效应。
2、ERP的结果
如图4所示，压力顶叶组的ERPs在各试验类型中均高于对照顶叶组（ps < 0.030）。在同侧条件中，在LT-VD （p = 0.018）、LD-VT （p = 0.023）、LT-ND （p = 0.026）、LT-ID （p = 0.010）和LT-CD （p = 0.027）条件中，压力DLPFC组的ERP高于对照顶叶组。在对侧条件中，压力- DLPFC组的ERP在LD-VT （p = 0.040）和LT-ID （p = 0.047）中高于对照顶叶组，而在LT-VD （p = 0.083）、LT-ND （p = 0.096）和LT-CD （p = 0.096）中则没有。
各压力DLPFC组与压力顶叶组之间的ERP没有显著差异（p < 0.05）。
图4 平均ERP图。N2pc（220- 300毫秒的时间窗口）部分用黄色突出显示。红色和黑色的线代表在LT-VD、LT-ND、LT-ID和LT-CD条件中的对侧或同侧的目标或在LD-VT试验中的干扰刺激的ERP。负值向上，刺激发生在0毫秒，并以y轴为索引。
3、其他结果
对于N2pc效应，如图5所示，压力顶叶组的N2pc效应强度在LD-VT条件中较对照顶叶组更强（p = 0.029）。
与压力顶叶组相比，压力DLPFC条件的N2pc效应比LT-ND条件（p = 0.002），LT-ID条件（p = 0.028）和LT-CD条件（p < 0.001）更强（p < 0.001） 。
与对照组相比，LT-VD、LT-ND、LT-ID和LT-CD条件中压力DLPFC的N2pc效应显著增加（p < 0.001），而LD-VT条件中N2pc效应不显著（p = 0.090）。
与其他各条件相比，LT-CD条件N2pc效应的强度降低（ps < 0.002）。
在对照顶叶组和压力顶叶组中，LT-ID条件的N2pc效应强度均高于LT-VD、LT-ND和LT-CD条件（ps < 0.001），但低于LD-VT条件(ps < 0.085）。
图5 N2pc效应（ERP同侧减去ERP对侧）的大小。
四、研究结论
与对照/对照顶叶组相比，压力/压力顶叶组表现出更强的目标刺激诱发的N2pc效应，表明压力条件下目标刺激加工能力增强。与压力顶叶组相比，压力DLPFC组表现出更强的目标刺激诱发的N2pc效应，但与干扰刺激诱发的N2pc效应相似，说明左侧DLPFC刺激改善了目标刺激加工，但对干扰刺激加工没有影响。此外，压力DLPFC组的RT更短，RTAC效应减弱，这表明刺激左侧DLPFC后对目标刺激的加工受干扰刺激的影响较小，对于目标刺激的加工增强。左侧DLPFC可能在调节压力下的注意力控制中起着至关重要的作用。