军事人员认知神经增强

在当今复杂多变的军事环境中，军事人员面临着前所未有的挑战。长时间处于恶劣条件下执行任务，他们的身心承受着巨大压力，认知能力也受到不同程度的影响。为了提升军事人员的作战效能，认知神经增强技术应运而生。

• 加拿大：2017 年，加拿大国防部发布《Strong Secure Engaged: Canada’s DefencePolicy》，明确指出提升态势感知和情报能力对保障国家安全和军队行动至关重要。为此，加拿大积极探索增强认知能力的方法，以支持军事人员完成复杂任务，提升任务绩效。
• 美国：美国国防部发布的《Defense Science and TechnologyStrategy》等战略文件，强调通过优化和增强人员的认知能力，确保军事优势。美国陆军的《ArmyModernization Strategy》和《Army People Strategy》也将提升士兵认知能力作为关键目标，通过投资相关研究，提高士兵在未来冲突中的作战效能。

• 经颅磁刺激（TMS）：利用时变磁场在大脑中产生电场，调节神经元活动。有常规单脉冲 TMS、重复 TMS（rTMS）和深部 TMS 等刺激模式。例如，研究发现 rTMS 可改善运动技能学习，日本埼玉医科大学的一系列研究表明，针对同侧初级运动皮层的 rTMS 能促进手部运动序列的学习和执行（Kobayashi, 2010;Kobayashi et al., 2004; Kobayashi et al., 2009）。但 TMS 设备昂贵，操作需专业人员，且效果的稳定性和长期维持性有待提高，其神经效应通常在刺激后约 1 小时内消失 。
• 经颅电刺激（tES）：通过直接或交流电在大脑中创建弥散电场，实现对神经元膜电位的亚阈值调制，包括经颅直流电刺激（tDCS）、经颅交流电刺激（tACS）和经颅随机噪声刺激（tRNS）等。一些研究显示，tES 对认知控制、工作记忆等有一定效果，如一项针对 120 名参与者的双盲研究表明，阳极 tDCS 靶向左右背外侧前额叶皮层可增强适应性认知控制（Gbadeyan et al., 2016）。然而，tES 研究结果存在不一致性，部分 meta 分析发现其对工作记忆的影响存在争议（Brunoni andVanderhasselt, 2014; Dedoncker et al., 2016; Hill et al., 2016; Horvath et al.,2015b），且长期安全性尚不明确。
• 经颅聚焦超声刺激（tFUS）：使用超声频率的压力波对大脑组织进行非侵入性、高度局部化的刺激。在人体研究中，tFUS 已被证明可改善感觉辨别能力，如针对初级躯体感觉皮层的 tFUS 能提高感觉辨别能力（Legon et al., 2014）。但 tFUS 的安全性和有效性仍需进一步研究，其安全指南尚未完善，高强度刺激可能存在组织损伤风险。
• 经皮外周神经刺激（tPNS）：包括经皮迷走神经刺激（tVNS）和经皮三叉神经刺激（tTNS），通过刺激外周神经间接调节中枢神经系统活动。例如，tVNS 已被证明可改善老年人的面部 - 名字联想记忆（Jacobs et al., 2015），还能在一定程度上减轻压力。但 tTNS 在认知方面的研究相对较少，其对认知功能的影响还需进一步探索。
• 颅脑电疗刺激（CES）：用于治疗失眠、焦虑等临床疾病，通过电极在皮肤表面施加低强度电流。然而，其治疗效果存在争议，多数研究设计不佳或存在利益冲突。美国陆军 DEVCOM 士兵中心的一项双盲、安慰剂对照研究发现，CES 对急性应激下的情绪、生理和认知反应影响不显著（Brunyé et al., 2022）。
• 光生物调节（PBM）：利用近红外光调节细胞活动，可改善认知功能。研究表明，PBM 能提高健康成年人的注意力和反应时间（Jahan et al., 2019;Barrett and Gonzalez-Lima, 2013），还能改善情绪相关症状。不过，目前其作用机制尚未完全明确。

• 经颅和经皮电刺激：常导致皮肤出现刺痛、瘙痒、灼烧、疼痛和疲劳等感觉。多数参与者在接受tES 刺激时至少会出现一种皮肤刺激症状（Kessler et al., 2012），而 taVNS 引起的此类症状相对较少（Redgrave et al., 2018）。
• TMS：可能引发癫痫、头痛、颈部疼痛、听力变化等问题。据估计，高频 rTMS 诱发癫痫的风险在非癫痫样本中低于 1%，但仍存在一定风险（Rossi et al., 2009）。
• tFUS：虽然严重不良事件较少，但约11% 的参与者会出现嗜睡、焦虑、肌肉抽搐等轻度至中度副作用（Legon et al., 2020）。高强度刺激还可能导致脑微出血、血脑屏障打开和神经元损伤等严重问题（Pasquinelli et al., 2019）。

• 随机化问题：部分研究在随机化过程中存在缺陷，未对参与者进行合理随机分组。例如，在一项研究 rTMS 对运动序列学习影响的实验中，参与者未进行随机分配（Hotermans etal., 2008），这可能导致研究结果存在偏差。
• 双盲设计不足：许多研究难以实现有效的双盲。在 tDCS 研究中，多数为单盲，且由于活性和假刺激条件下皮肤刺激的差异，参与者容易察觉自己的分组（O’Connell et al., 2012），影响研究结果的可信度。
• 结果可重复性差：不同研究之间的结果往往难以相互印证。在神经反馈研究中，由于方法学细节不足、样本量小等问题，导致研究结果的可重复性差（Sulzer et al., 2013; Schabus et al., 2017）。

• 基线认知水平：研究表明，基线认知表现较高的人可能对某些神经增强技术的反应不如表现较低的人明显。例如，在一项关于 tDCS 对工作记忆影响的研究中，基线表现较差的参与者在接受 tDCS 后表现有所提升，而基线表现较高的参与者表现反而下降（Splittgerber et al., 2020）。
• 任务专业程度：已有研究发现，任务专业知识会影响神经增强技术的效果。在电竞和爵士钢琴演奏等领域的研究中，tDCS 对新手的表现提升作用比对专家更明显，甚至可能对专家的表现产生负面影响（Tothet al., 2021; Rosen et al., 2016）。
• 生理特征差异：个体的生理特征，如神经化学兴奋性、头骨厚度、性别等，也会影响神经增强技术的效果。例如，研究发现头骨厚度会影响 tDCS 的电场强度，进而影响其效果（Opitz et al., 2015）。

• Beneficence 原则：应用技术时需最大化利益、最小化风险，但由于对技术的长期影响了解有限，很难准确评估其风险和收益。例如，一些神经增强技术可能在短期内提升认知能力，但长期使用是否会对大脑造成潜在损害尚不清楚。
• Autonomy 原则：尊重个人的自主权利，但在军事环境中，人员可能面临一定的压力，自主选择是否接受神经增强技术可能受到影响。比如，在高强度的军事任务需求下，士兵可能会在未充分了解技术风险的情况下接受神经增强干预。
• Justice 原则：关注技术应用的公平性，若认知神经增强技术仅被部分人使用，可能会加剧社会不平等。例如，如果只有少数军事人员能够使用先进的神经增强技术，可能会导致军事资源分配的不公平，进一步拉大不同群体之间的差距。
• 法律与监管空白：神经增强技术可能引发法律问题，改变人的认知和行为可能会影响法律责任的界定。目前，在这方面的监管还存在很大空白，缺乏明确的法律规范来约束技术的应用（Jotterand and Dubljević, 2016）。

• 净零和收益问题：虽然一些研究表明神经增强技术在某些认知领域有积极作用，但可能存在净零和收益的情况。例如，通过神经刺激提升了抑制控制能力，却可能导致对重要环境变化的检测能力下降（Brem et al., 2014）。这警示我们，在评估技术效果时，不能仅仅关注单一领域的提升，要综合考虑其对整体认知功能的影响。
• 心理构念测量困难：心理构念的定义和量化不明确，不同的理论对同一构念的理解和测量方法存在差异。以执行功能为例，它包含多种认知过程，不同理论对其构成和测量重点各不相同（Chan et al., 2008），这使得准确评估神经增强技术对心理构念的影响变得十分困难。
• 效果转移的挑战：在测量技术效果的转移时也面临挑战，我们需要明确在不同任务和情境下，技术效果是否能够真正转移并持续发挥作用。例如，在实验室中通过神经增强技术提升了某项认知任务的表现，但在实际军事任务中，这种提升是否同样有效还需进一步研究（Barnett and Ceci, 2002）。

• 数据处理标准不统一：在简单反应时间的研究中，数据处理时的异常值剔除标准不统一。有的研究使用 110 - 1000 毫秒的响应窗口剔除异常值（Woods et al., 2015），有的则使用 100 - 1000 毫秒（Kida et al., 2005; Langner etal., 2010a, b）或 100 - 500 毫秒（Forsteret al., 2002）等不同标准，导致难以准确确定生物极限。
• 反应时间界定争议：对于极低反应时间，难以确定其是有效反应还是过早反应。例如，当参与者在110 毫秒内对视觉刺激做出反应时，难以判断该反应是否有效，这也给确定人类表现的生物极限带来了阻碍。

• 改进机制模型和软件工具：现有的模型过于简单，无法准确描述神经增强技术的复杂作用机制。未来需要开发更先进的模型，考虑神经元、电场电位、神经回路和行为结果之间的复杂相互作用。例如，利用神经网络吸引子模型等非线性模型，帮助定义和优化刺激方案（Bonaiuto and Bestmann, 2015）。同时，结合软件工具，为实际应用提供更精准的指导，如根据个体差异和任务需求定制刺激参数。
• 探索新兴概念：“addition - by - subtraction”和 “subtraction by addition” 等新兴概念为研究带来了新的思路。“addition - by - subtraction” 指通过减少与目标任务竞争的脑区活动来提升表现。例如，在视觉搜索研究中，TMS 抑制枕叶运动处理区域在特定任务中可提高表现（Walsh et al., 1998）。而“subtraction by addition” 则提醒我们，要警惕神经增强技术被恶意利用，产生负面效果，如被对手用于削弱我方人员的认知能力。
• 生物传感技术发展：通过可穿戴的生物传感器，能够实时监测军事人员的生理和神经状态。例如，汗液传感器可检测葡萄糖、皮质醇等生物标志物，反映身体的代谢和应激状态（Emaminejad et al., 2017; J. Kim et al., 2018）。这有助于实现个性化的训练和医疗干预，根据每个人的实时状态调整神经增强策略。
• 多模式与闭环神经增强：多模式神经增强结合多种技术的优势，可能产生协同效应，更全面地提升认知能力。例如，将认知训练与神经刺激相结合，可能会产生比单一干预更显著的效果（Ward et al., 2017; Weller et al., 2020）。闭环神经增强则根据实时监测到的神经和生理状态，动态调整刺激参数，实现更精准的干预。例如，在睡眠研究中，通过监测睡眠纺锤波和阶段，自适应触发 tACS 可改善睡眠质量（Choi et al., 2020; Ketz etal., 2018）。但这两种技术都面临着技术实现和安全性评估等方面的挑战，需要进一步深入研究。

• 加强基础研究：深入理解神经增强技术的作用机制和效果评估方法，通过更多的实验和研究，填补当前在理论和实践方面的空白。
• 制定标准与规范：制定严格的伦理和安全标准，确保技术的应用符合道德和安全要求。同时，建立统一的研究标准和规范，提高研究的可重复性和可比性。
• 加大研发投入：政府和军事部门应加大对技术研发的投入，促进技术的优化和创新。鼓励科研机构和企业开展合作，加速技术的发展和应用转化。