精力恢复
美军的脑刺激计划
用微弱的电流刺激大脑曾经是用于治疗精神病患者的争议疗法。现在，有证据显示，适当的电流刺激可帮助加快学习、改善注意力，美军对于这一应用的前景很感兴趣。现代战争日益依靠信息技术，数量成倍增长的数字化战士们需要连续几个小时监视间谍无人机拍摄的录像和其他的情报数据。对一些士兵来说，咖啡因不足以让他们保持清醒，或许脑刺激能够解决这个问题。迄今为止，已经有几十名志愿者接受了美军的“非入侵式”脑刺激实验。
在俄亥俄州戴顿附近的怀特-帕特森空军基地，一个非同寻常的实验正在进行中。一名空军士兵坐在实验室的监视器前，戴着电极，脱下的外衣搭在椅子靠背上。飞机形状的图标不断闯入他的领空。他必须判断每一架飞机是敌是友。如果是敌机，他必须发出警告,如果它知难而退，很好。但如果持续进犯，他必须将其击落。实验室里一片宁静，只有他敲击按钮发出的声音和敌机被击落时的爆炸声。
怀特-帕特森基地有着悠久的航空历史。就在这附近，怀特兄弟进行了最早的飞行试验，揭开了现代航空史的序幕。他们开创的事业在这里的空军研究实验室(A FR L)得以继续。现在A FR L正在领导一项“提高人类在天空、太空和虚拟空间表现”的研究。
今天实验的目的是为了证实，用微弱电流刺激人脑是否有助于提高军人的能力？
几十年来，科学家一直在研究经颅直流电刺激(tD C S)作为医疗手段的可能性。比如，上世纪80年代，研究发现，用微电流刺激大脑可帮助那些药物无法起效的严重抑郁症患者。然而，直到进入新千年后，神经学家才意识到tD CS可以改变健康人的脑功能— 这一发现引起了美国军方的兴趣。
“我们开始注意到大量的医学杂志报道，tDCS可以帮助增强人脑认知功能，”美军tD CS研究负责人、生物医学工程师安迪·麦金利说，“于是我们想到：如果它能帮助那些健康的实验对象，那么它也能为军队所用。”
加快学习
所以，士兵们今天会坐在实验室的电脑屏幕前，接受测试。他们的任务明显需要动用决策能力，但这其中也包括其他技能：你必须用正确的顺序按下按钮，还必须快速反应，才能取得好成绩。一段时间后，这类任务几乎变成本能自动反应。“如果你曾学习骑自行车或是驾驶其他手动车辆，一开始，你非常紧张，全神贯注，因为需要思考每一步动作。但是随着反复练习，所有的步骤变得熟练起来，逐渐成为无意识的直觉反应，”麦金利说，“我们希望了解，是否能够在tD CS的帮助下，加快从新手到熟手的过渡。”
大脑成像显示，最有效的方法是对正在完成任务的志愿者的运动皮层进行刺激。但麦金利和他的研究小组增加了一个步骤：在刺激后，他们用反向tDCS抑制志愿者的前额叶皮质(涉及有意识的思考)。在刺激后第二天，志愿者回来再次接受测试。“结果非常的棒，”麦金利说。实验显示，经过抑制刺激巩固的志愿者在第二天的测试中成绩提高的幅度达到250%，远远高于那些没有接受任何刺激的人。如此看来，在tD CS的帮助下，从一名新手变成专家的时间可大幅缩短。
理论上，这种脑刺激方法可以加快各种各样的技能训练，比如驾驶一架飞机，或是练成神枪手。但是在目前，图像分析是麦金利研究的重点。图像分析者盯着监控画面，寻找可疑之处，这一枯燥乏味的工作需要高度专注。
提高注意力
随着战争自动化程度的提高，需要越来越多的士兵监督分析海量信息，做出关键的战场决定。“过去，士兵打仗主要靠的是蛮力，”主管工程研究的副国防部长阿兰·沙弗说，“在未来，军队的主力将是那些能够准确处理信息，快速对其作出反应的人。”
连续紧张地监视大量数据是枯燥单调的工作，短短20分钟内，注意力和认知能力就会显著下降。负责分析电脑图像或情报信息的士兵—不同于飞行员或前线作战人员—没有资格通过服用处方药物来提神。项目研究者之一贾斯汀·尼尔斯说，“疲劳是我们的士兵每天都要克服的困难之一。”
在另一个实验中，麦金利的小组要测试tD CS是否有助提高注意力。志愿者们被分成3组，一组服用咖啡因、另一组接受脑刺激、剩下的没有接受任何治疗，他们都被剥夺了30个小时的睡眠时间，然后接受觉醒度和反应速度测试。
志愿者们被要求完成基本的空中交通监控模拟任务。由于注意力的持续下降，通常这类任务的成绩也会随着时间下降。“这是一种很清晰的线性衰减，”麦金利说，但是，在刺激志愿者的大脑的背侧前额叶皮质(负责注意力的关键区域)之后，他们发现整整40分钟的实验期间，志愿者的成绩丝毫没有下降。“这是前所未有的，”他激动地说，“我们还从未发现其他任何如此有效地保持最优状态的方法。”
志愿者威廉·雷朋上尉说，“刚刚连接上电极时，感到一点发麻。”虽然治疗前他被剥夺了睡眠，治疗后立刻感到“焕然一新”。像雷朋一样接受脑刺激的志愿者的测试成绩比其他两组人要好200%。
tDCS的优势
tDCS并非唯一脑刺激方式。经颅磁刺激更普遍被医学界采用，这种方法利用磁场将电流导向大脑。其他小组正在研究磁刺激、超声波、激光和其他形式的电刺激(比如交流电)。麦金利正打算开始研究超声波刺激，他还对交流电对脑波的影响很有兴趣。虽然现在还无法判断究竟哪种形式的刺激能够最大幅度提高人脑功能，就目前看来，tDCS具有明显优势。首先，不同于超声波或磁力，电是脑细胞互相沟通时自然产生的一种能量，它廉价、方便携带。麦金利认为，tD CS是最适合制造脑刺激便携(随身)设备的技术。
按照麦金利的设想，这款装置会是某种内置脑电图(EEG)感应器和tDCS电极的帽子。这种二合一功能的“帽子”可监督脑活动，在必要的时候针对恰当区域释放微电流— 比如，当使用者注意力下降时，对背侧前额叶皮质进行刺激。基本的技术已经存在。
除了提高学习效率、提升注意力、应对因为睡眠缺失而导致的脑力下降问题，其他的实验发现，取决于施行电流的区域，tD CS可帮助提高逻辑分析能力、提升数学能力、提高身体力量、速度，甚至影响人们的决策能力、冒险倾向、撒谎能力。研究显示，tDCS既可提高也可破坏人们说谎的本事。
安全争论
研究者们还面对一个最大的问题：长期而言，这一技术是否安全？是否有损人体健康？正面的tDCS研究结果，加上所用工具相对廉价，使得DIY脑刺激实验成为网络上的热烈话题。按照网上论坛的说法，只需200美元就可以买到完成tD CS实验所需的工具，而很多人确实这样干了。
但是，麦金利的搭档、怀特国家研究所的迈克尔·维森德对此提出了警告。首先，电极存在一定的危险。“看到这个了吗？”他卷起自己的袖子，露出上臂内侧一个小小的伤疤。“我设计的所有电极，在给志愿者使用前首先要经过亲身试验，”他说，“因为我相信己所不欲，勿施于人。”在测试一款新电极后，助手在给他的手臂擦拭消毒时，一块硬币大小的表皮也随之剥落。维森德说，“我可以清楚看到皮下的肌肉。”问题在于电极被设计成了方形，导致电流在角落聚集。
包装精美，面对大众消费者的tD CS工具已经在市场上销售。但包括维森德和麦金利在内的专业tDCS研究者都认为，对于普通大众而言，这一技术还不够成熟安全。事实上，他们似乎都非常担忧。如果出了什么差错，由于缺陷的电极设计或是使用时间“太长”(具体时间还在研究中)导致有人受伤，固然令人遗憾，tDCS也会因此蒙上污点。
过去数十年里，电休克疗法(tD C S前身)一度臭名昭著，很大原因源于早期粗野的做法—在没有实施麻醉的情况下，对精神病患者实施大剂量的电流刺激，经常导致记忆丧失、骨折等严重副作用。但现在的脑刺激采用严格控制剂量的电流。比如，在一个实验中，志愿者连续10分钟接受1毫安的电流刺激；而启动汽车仪表盘所需电流为150毫安。美国国家精神病研究所、美国精神病学协会、美国卫生总署均已认可，tDCS是治疗各种神经疾病，尤其是严重抑郁症的重要工具。迄今为止，除了一些轻微的副作用— 比如电极导致的皮肤过敏、轻微短暂的头痛—尚未发现tD CS的任何有害副作用，至少按照实验室所用的时间和强度。
但维森德相信，天下没有免费的午餐，他认为tD CS可能存在人们尚不知晓的副作用。其他人则更加乐观。波士顿斯波尔丁医院神经调节实验室主任菲利普·弗雷格尼说，只要遵循目前实验室常用的强度和使用时间，没有理由认为长期使用可导致问题。“作为一名临床医生，在医学院时我们就已经被告知，那些真正有效的疗法往往伴随较大的副作用。然后，你真正看到一种几乎没有副作用的疗法，于是不禁会想，我们肯定遗漏了什么！理论上，tDCS只是强化了人脑本身的工作。我几乎敢肯定它是安全的。”
安全性之外，其他研究者对于军方对该技术的兴趣表示忧虑。德国莱比锡马克斯-普朗克人类认知和脑科学研究所的伯纳德·塞姆对于tD CS的军事化应用列举了一长串的担忧。首先，他认为目前的实验结果还不能转化为现实应用，尤其是对于状况复杂的战场。此外，“部分研究者认为，提高某方面的脑功能，可导致其他功能的下降，”他说，“对士兵进行脑刺激不但可能对被刺激者造成伤害，还可能连累其他的人。”
在目前，脑刺激对于健康人体的副作用研究非常有限。哈佛医学院的心理学助理教授斯科特·基尔戈尔说，“有几个实验说明，如果使用得当，tD CS可帮助睡眠缺失者提供数学运算技能。但这些都只是初步结果，并不精确。”有的研究发现，刺激部分脑区域可导致其他区域活动下降，于是引发一个更困难的问题：哪部分的功能需要增强，哪部分可以关闭。这就变得复杂起来。基尔戈尔参加了另一个五角大楼资助项目，重点研究最有效的激活部位。他说，“这确实是个有趣的概念，但研究的进展非常缓慢。”
部分科学家决定拒绝接受军方的经费进行脑刺激研究。这并非容易的决定。制药公司对于该研究不感兴趣，不愿资助，因为tD CS不仅不是药物，从某种意义上说，它还可能对现在的药物构成竞争，甚至可能占有巨大的优势。因此，该领域的研究者只能期望公共研究机构(它们似乎都对此不感兴趣)、私人国防承包商或军队。
至于麦金利，他希望，一种安全有效的tD CS不久将跻身军用技术革新之列，进而像其他众多的军事技术一样(比如G PS全球卫星定位系统)被转化为民用。与此同时，该技术的安全性和是否接受军方资助问题还将继续引发争论，随着这一技术的发展和应用，在未来多年里，争论还将变得更加激烈。