摘要
当你打篮球投丢了一个球，或者当你画在纸上的结果和你脑海中的想象不一样时，你是否曾感到沮丧?如果有一种方法可以加快我们的学习速度，帮助我们的大脑和手更好地协同工作，这不是很好吗?正在接受外科医生培训的人也有同样的感觉。在他们达到可以做真正手术的水平之前，他们必须使用一个被称为模拟器的模拟装置进行练习，感觉就像做手术一样，而不会危及患者的安全。由于大脑使用电流与身体进行交流，我们测试了在人们练习这些练习时，通过对他们的大脑施加电流，是否可以帮助他们更快地恢复健康。我们发现它起作用了!这意味着电可以帮助人们的大脑更快地学习，特别是对于需要眼睛和手一起使用的技能。
外科手术如何帮助我们理解技能学习?
医生帮助我们保持健康，并在身体出现问题时修复我们的身体。有时这意味着检查我们是否生病了，有时这意味着修复受伤或损坏的身体部位。外科手术是医生切开身体来修复隐藏在皮肤下的部分。有很多不同类型的手术。有些类型需要在皮肤上做大切口，而其他类型则需要做小切口，并在开口中插入摄像机和工具。这种手术叫做腹腔镜手术（图1一个)而且它非常有用，因为病人从小伤口中恢复得比大伤口快得多。
- 图一-(一)腹腔镜手术。
- 屏幕上显示了摄像机在身体内部看到的情况。(B)查看peg转移任务模拟器设置，医生用于实践腹腔镜手术。(C)peg传输任务的不同视图。
如果你曾经穿过针或画过肖像，你可能会明白让我们的手完全按照大脑的要求去做是多么困难。外科手术同样具有挑战性，因为它需要医生看到的和他们的手所做的非常好的协调手眼协调能力)．手术也很困难，因为小错误可能会给病人带来大问题。出于这些原因，医生在给真正的病人做手术之前必须练习，就像你一开始可能会练习骑带辅助轮的自行车一样，以避免受伤。因为外科手术使用了一些我们每天都在使用的技能，它可以帮助我们理解如何学习如何做新事物。
医生如何行医?
就像你可能会通过练习来练好运动一样，医生也会花很多时间在手术台上练习模拟器在手术方面做得更好。手术模拟器是一种让医生感觉他们在进行真正的手术，但不涉及实际人体的机器。外科医生可能在模拟器上练习的演习的一个例子被称为钉转移任务(图1 b, C)．这个练习的目标是用钳子把六个小三角形从一个木钉移动到另一个木钉上。这项任务教会外科医生如何用他们在真实手术中使用的相同工具快速移动物体。
当医生通过一项挑战性的测试时，他们知道自己已经练习得够多了，测试要求他们进行练习，比如钉转移任务或其他任务，比如打结或切割形状。要通过考试，医生的速度必须非常快，不能出任何错误。这项测试很重要，因为有研究表明，在这项测试中做得更好的医生会给病人做更好的手术。1］．
电能帮助我们更快地学习新技能吗?
你可能知道我们每天都要用电，比如打开电视或开电灯，但你可能不知道我们的身体里也有电。我们的大脑是由很多叫做神经元．神经元不同于我们身体的其他部分，因为它们可以用电来相互交流。它们帮助我们做一些事情，比如说话、呼吸和看东西。一组特殊的神经元帮助我们移动我们的身体，它被称为神经元初级运动皮层，或简称M1。没有M1，你就不能移动你的手做三明治，也不能移动你的腿到处跑。医生在手术中使用m1，因为他们在手术时需要移动双手。
因为M1使用电流来告诉身体如何移动，所以在M1中添加电流可以帮助人们学习涉及运动的新技能是有道理的。科学家可以做到这一点的一种方法是经颅直流电刺激（图2一个)．“经颅”的意思是，穿过(穿过)头骨(头盖骨)，也就是电流流过的地方。
- 图二-(一)带海绵的tDCS装置。
- 少量的电流从负海绵流向正海绵，通过大脑。(B)头部图像，面对方框的左下角，显示头骨内的大脑，正面(红色)和反面(蓝色)海绵在头骨外面，在M1上方。
tDCS的工作原理是通过头上的湿海绵向大脑注入微量电流。2］．需要两块海绵来引导电流。电流从负极海绵流向正极海绵，在流经大脑的过程中流过。tDCS不会造成伤害——感觉就像轻微的刺痛。尽管tDCS只使用非常微弱的电流，但其中一些电流会到达神经元，并帮助它们彼此交谈。通过使神经元更容易交流，tDCS可以帮助大脑学习新技能1．
tDCS能帮助我们做得更好更快吗?
所以，你可能想知道tDCS是否能让你更好地用手玩电子游戏或弹钢琴。过去的实验表明，tDCS可以用来加快单手学习任务的速度[3.]，但我们决定测试tDCS是否也有助于加速双手学习。我们通过给人们的大脑通电来测试这一点，同时他们在手术模拟器上练习钉转移任务。当他们练习时，我们测量他们移动三角形的速度和他们犯了多少错误。每个人都在m1上穿海绵，如图所示图2 b．一组人练习时，把电流调到非常低的强度，他们几乎感觉不到。另一组在不通电的情况下练习。这被称为虚假刺激。“Sham”的意思是“假的”，因为人们看不出停电了，但确实停电了。假刺激小组帮助我们弄清楚人们学习的速度没有任何来自电的帮助，这样我们就有了一个基线来判断增加电是否真的有助于学习。
我们发现，在m1中通电练习的小组比假组学习得更快，得分也更高。图3)．这表明，有电练习的人比没有电的人在任务中做得更好，而且做得更快。
- 图3 -电可以帮助学习
- 绿线显示的是M1组，他们接受了电力训练。黑线表示假组，他们在没有电的情况下练习。正如你所看到的，绿线上升得更多更快，这意味着电帮助人们更好地学习。每个数据点上的细竖线被称为“误差条”，它们表明数据中存在一些不可避免的不确定性。这个“*”表示M1数据和伪数据之间存在显著差异
为什么这项研究很重要?
这项研究的结果告诉我们，给大脑增加电流可以帮助人们更快地学习手眼协调技能。这一发现可以用来帮助医生练习成为外科医生，或者可以用来帮助人们学习其他类型的技能。因为良好的手眼协调能力对于运动、音乐或电子游戏等活动很重要，所以给大脑通电也可能有助于加快对这些活动的学习。tDCS技术也可以帮助其他类型的学习，如解决问题或记忆，但需要进一步的研究来确定这是否正确。所以，请继续关注，看看到底什么样的学习可以通过向大脑添加微量电流来帮助!
资金
美国陆军研究办公室奖(W911NF-15-1-0390)为本文的编写提供了支持。
术语表
腹腔镜手术：↑一种通过皮肤上的小切口将微型摄像机和仪器插入病人体内的外科手术。
手眼协调能力：↑是指需要同时使用视觉来指导手部运动的活动能力。
模拟器：↑一种允许人们以现实的方式练习复杂活动的设备，如手术、驾驶汽车或驾驶飞机。
神经元：↑电脉冲:携带电脉冲的特殊细胞;神经细胞。
初级运动皮层：↑大脑中与肌肉联系最直接的部分，是控制身体运动的主要来源。也简称“M1”。
经颅直流电刺激(tDCS)：↑当电流作用于大脑以帮助神经元更容易地相互交流时。
利益冲突
作者声明，这项研究是在没有任何商业或财务关系的情况下进行的，这些关系可能被解释为潜在的利益冲突。
致谢
作者要感谢Moxy和Layla Appelbaum为本文的草稿提供反馈。
原文
↑考克斯，M. L.，邓，z . d。，帕默，H.，贝内尔，L.，瓦茨，A.，杨，J. R.等。2020。利用经颅直流电刺激增强腹腔镜技术技能训练:一项随机对照试验。大脑Stimulat．13:863 - 72。doi: 10.1016 / j.brs.2020.03.009
参考文献
[1]↑2011年，麦嘉奇，W. C.，伊森伯格，S. B.，科恩，E. R.，巴苏克，J. H.和韦恩，D. B.。医学教育以掌握学习和刻意练习为特色，可以为个人和人群带来更好的健康。地中海专科学校。86: e8-9, doi: 10.1097/ACM.0b013e3182308d37(2011)
[２]↑伯格，M.，莫罗，A.和豪特，M. 2019。醒醒吧，大脑!：using electricity to think and feel differently．前面。年轻人．7:62。doi:10.3389 / frym.2019.00062
[3]↑里斯，J.，尚布拉，H. M.，科恩，L. G.，布赫，E. R.，弗里奇，B.，扎拉恩，E.等，2009。非侵入性皮质刺激通过对巩固的影响在多天内增强运动技能的习得。Proc。国家的。学会科学。美国106:1590e5。doi: 10.1073 / pnas.0805413106
脚注
1.↑警告:不要在家里尝试!tDCS总是在实验室的谨慎条件下进行，以确保电流是无害的。