认知控制使个体能够根据不断变化的任务要求灵活调整思维和行为，其实现依赖额叶、顶叶、皮层下区域及小脑等多个脑区的协同。经颅直流电刺激作为一种非侵入性脑刺激技术，已被广泛用于认知功能调控。以往认知控制领域的神经调控研究主要聚焦于以前额叶为主的大脑皮层区域，而对小脑及皮层—小脑协同作用的关注相对较少。近年来，多靶点刺激为同时调节分布式脑网络提供了新的可能，但现有研究数量有限，不同研究在刺激靶点、参数和任务范式上差异较大，同时刺激皮层和小脑是否能够产生不同于单一皮层刺激的认知与脑网络效应，仍缺乏系统证据。

针对这一问题，北京师范大学认知神经科学与学习国家重点实验室郭桃梅教授团队，将高精度经颅直流电刺激（high-definition transcranial direct current stimulation, HD-tDCS）与功能磁共振成像（functional magnetic resonance imaging, fMRI）、行为计算建模和脑网络分析相结合，比较了皮层单靶点刺激与皮层—小脑双靶点刺激条件下认知控制行为及脑网络组织的差异。相关成果于2026年10月发表于国际学术期刊《Annals of the New York Academy of Sciences》。

图1. 认知控制任务、实验设计及HD-tDCS电场模拟

研究纳入24名健康成年被试，每名被试完成刺激前、单靶点刺激和双靶点刺激三个实验阶段，并在fMRI扫描中通过规则切换范式考察认知控制。单靶点方案主要刺激前辅助运动区/背侧前扣带皮层（presupplementary motor area/dorsal anterior cingulate cortex, preSMA/dACC），双靶点方案则在此基础上同时刺激以左侧Crus II为中心的小脑后外侧区域。个体化电场模拟显示，两种方案均有效覆盖额叶背内侧靶区，双靶点方案进一步增加了小脑靶区的电场覆盖（图1）。

图2. 三个实验阶段的漂移率和非决策时间切换代价

通过分层漂移扩散模型，研究进一步将行为表现分解为证据积累和非决策加工等潜在成分。结果显示，双靶点条件下的漂移率切换代价小于刺激前和单靶点条件，非决策时间切换代价也在双靶点条件下最低（图2）。这表明，加入小脑刺激后，规则切换对证据积累效率的影响减弱，同时与知觉编码、反应准备和执行等相关的非决策过程所需时间也有所减少。

图3. 三个实验阶段的认知控制脑网络

脑网络分析显示，双靶点刺激并不是简单增强原有的认知控制网络，而是改变了皮层与小脑之间的协同方式。与单靶点刺激相比，双靶点刺激下部分皮层—小脑和右侧前额叶连接减少，但两个刺激靶点在整个网络中的作用更加突出（图3）。进一步分析表明，两种刺激方案对应不同的脑—行为关系。总体来看，加入小脑刺激并非只是增强皮层刺激，而是使认知控制呈现出一种不同的脑网络组织模式。

研究从潜在认知加工和脑网络组织两个层面表明，多靶点脑刺激的作用并不能简单理解为对单靶点刺激效果的叠加或增强。皮层—小脑联合刺激可能通过改变分布式控制网络的组织方式，形成不同的认知控制状态。研究进一步拓展了对小脑参与高级认知调控机制的认识，也提示未来在设计多靶点神经调控方案时，需要从脑网络整体协同的角度考虑不同靶点之间的相互作用，而不能仅关注单一脑区的局部效应。

该研究以北京师范大学认知神经科学与学习国家重点实验室博士生郭婷婷、硕士生常骞文为共同第一作者，郭桃梅教授为通讯作者。其他作者包括刘雪迪、党钦普、陈婧妤和陈思。该研究获得国家自然科学基金（32671401）以及脑科学与类脑研究国家科技重大专项（2021ZD0200500）资助。

原文信息：

Guo, T., Chang, Q., Liu, X., Dang, Q., Chen, J., Chen, S., & Guo, T. (2026). Reconfiguration of the Cognitive Control Network Induced by Cerebral and Cerebro–Cerebellar Transcranial Direct Current Stimulation. Annals of the New York Academy of Sciences, 1564, e70420

DOI: 10.1111/nyas.70420