无论是学习一首新的钢琴曲还是完善你的网球发球，掌握身体技能都取决于你的大脑加强和改善神经连接的能力。研究人员正在研究是否可以通过技术来加速这一过程。
科学家们对大脑刺激的潜力特别感兴趣，这是一组无需手术即可改变大脑活动的技术。
有些通过放置在头皮上的电极向大脑传送微弱电流。其他则使用磁场或超声波。尽管它们的工作方式不同，但它们的目的都是暂时改变神经回路的活动。
如果这些技术能够成功提高神经可塑性（大脑在学习过程中重组和形成新连接的能力），那么它们就可以用于任何需要学习复杂动作的地方，从运动、音乐到手术等等。研究人员还在探索这些技术是否可以帮助教授非身体技能，例如学习外语。
增强人类身心能力的技术不再是科幻小说的专利。在这个新系列中，我们探讨了现在和不久的将来增强人类能力的开创性方法，以及这些创新的道德规范。
如果证明有效的话，精英运动、职业比赛和高性能工作场所可能成为这些增强功能的目标。大脑刺激也可以在医学中发挥重要作用，帮助患者因受伤或疾病（例如中风）而恢复身体技能。
研究表明这里有很大的潜力。但将这种潜力转化为有用的技术来可靠地增强身体技能学习仍然是一个重大挑战。
令人鼓舞的发现
自世纪之交以来，通过电或磁刺激增强运动学习的研究势头强劲，早期研究引起了人们的广泛关注。
在典型的实验中，参与者可以学习一系列手指动作，类似于在钢琴上练习音阶，同时接收运动中的大脑区域的刺激。其他研究探索了如何利用刺激来教授平衡或教授与运动或外科技术相关的技能。
塔蒂亚娜·迪乌巴诺娃 / Shutterstock
其中一些实验产生了显着的结果——研究发现，如果参与者接受大脑刺激，他们可以更快地学习某些运动任务，或者可以更长时间地保留他们的技能。但其他研究发现没有任何好处。在某些情况下，研究人员在重复预测实验时很难复制它们的成功。
造成这些好坏参半的发现的原因之一是我们的大脑中不存在“学习网络”这样的东西。不同的技能依赖于大脑表面及其内部区域的不同组合。
此外，人们对相同刺激的反应可能截然不同。年龄、解剖结构、遗传，甚至初始技能水平等因素都会影响刺激的有益程度。再加上激励措施的应用方式有无数种，情况就变得更加模糊。
尽管存在这些挑战，该领域仍在继续寻求改善运动学习。例如，研究人员不是针对广泛的大脑刺激，而是针对参与学习的特定神经回路。
这在一定程度上要归功于神经成像和计算模型的进步，使科学家能够预测电流如何流经人脑。新的大脑刺激技术（例如聚焦超声波）现在可以进入与技能习得相关的深层结构。
目标是利用这些技术不仅可以增加大脑活动，而且可以在训练期间的正确时间影响神经的正常循环。这个想法基于一个基本的神经科学原理，通常被概括为“一起放电并连接在一起的神经元”。当脑细胞同时被反复激活时，它们之间的联系就会变得更强。
通过仔细安排刺激时间以匹配锻炼期间进行的动作，研究人员希望加强学习新技能所涉及的神经通路。原则上，这可以使刺激比目前的方法更可靠、更有效——但研究人员仍在精确调整其工作原理。
前面有车
重要的问题仍然存在。谁有权访问？是否应该在体育等竞争环境中对激励措施进行监管？在将消费设备销售给健康用户之前，需要多少证据？
血流神经病学
随着脑刺激走出实验室进入临床，这些问题变得越来越重要。现在，许多家用电器已向公众开放。其中一些已获得监管部门的批准，因为它们适用于治疗抑郁症等疾病。但增强认知能力和表现的设备市场也在不断增长。这些用途无需监管部门批准。
该技术正在迅速发展，但支持它的证据和管理它的法规仍在努力跟上。正确的参照系只能通过“DIY”大脑刺激制剂的可能性来避免。
现在，大脑刺激不太可能将某人变成艺术大师或精英运动员。但随着研究人员开发出更精确的方法来针对基于学习的神经回路，提高人类表现的前景正在从科幻小说转变为科学可能性。
今天的挑战不仅是学习如何影响大脑，而且还要确定我们应该在何处、何时以及为何影响大脑。
