1990年，美國精神病學家馬克·S·喬治走進倫敦一家醫院的電梯時，他並不知道這短暫的旅程將改變他的研究生涯。一位同乘電梯的乘客莫名其妙地咯咯地笑了起來。當喬治詢問笑聲的原因時，那人回答說，一位醫生將一個磁線圈抵在他的頭上，這使得他的拇指不受控制地抽搐。
儘管這個故事聽起來有點像江湖騙術，但喬治還是很好奇。他聯絡了那位醫生，醫生說他刺激了那人的運動皮層（位於頭部頂部），希望看看是否會引發任何肌肉的訊號。這位醫生了解到，英國謝菲爾德大學的研究員安東尼·T·巴克在20世紀80年代中期所做的事情：巴克將4000安培的電流透過銅線圈，產生一個強大的、緊密的磁場，然後將他自制的裝置抵在自己的頭上。他的拇指突然不由自主地抽動了一下。磁場顯然足夠強大，可以透過顱骨將刺激傳遞到大腦——經顱地。
喬治問醫生是否曾嘗試過在前額皮層區域使用該裝置。醫生回答說沒有，並想知道為什麼有人會想這樣做。當喬治回到他在南卡羅來納醫科大學的實驗室時，他開始親自回答這個問題。他預感到，如果這項技術有效，或許可以幫助那些患有嚴重抑鬱症，且傳統抗抑鬱藥物治療失敗的患者。喬治將強大的磁場聚焦於左前額葉皮層——臨床抑鬱症患者大腦中活動不足的區域——並發現他的兩名患者的情緒有所改善，至少持續了幾天。
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從那時起，人們對經顱磁刺激（TMS）的興趣日益濃厚。醫生們已經報告了在抑制癲癇發作，甚至減輕帕金森病臭名昭著的震顫方面的成功。今天，一些研究人員也希望喚醒普通人隱藏的創造力並提高意識。然而，其他人對此持懷疑態度，因為受控試驗很少，甚至喬治也警告不要將這項年輕的技術吹捧為靈丹妙藥。
他說，這種方法究竟對大腦有什麼作用仍不清楚，任何有能力治癒的東西肯定也會造成傷害。同樣值得注意的是，儘管美國食品和藥物管理局已批准TMS裝置用於診斷應用，但尚未批准其用於任何型別的治療用途。
優於休克療法
TMS的基本原理很簡單。將一個線圈靠近頭部放置。流經線圈的交流電會感應出一個強度高達2.5特斯拉的磁場（1特斯拉是地球磁場強度的20,000倍）。磁場無害地穿過顱骨，影響大腦神經元之間傳遞的電訊號。
醫生們將線圈靠近他們感興趣刺激的大腦區域。一種稱為重複經顱磁刺激（rTMS）的變體是每分鐘開關電流1到100次，從而產生一系列磁脈衝。這種方法通常用於抑鬱症患者的實驗。值得注意的是，rTMS可以引起兩種相反的反應：低頻率會阻斷神經活動，而高頻率會刺激神經活動。正是這種刺激似乎揭開了抑鬱症的面紗，可能是透過促進重要神經遞質（如血清素）的釋放，血清素可以將神經元活動提高到正常水平。
磁棒比其他治療方法具有幾個優勢。它是非侵入性和無痛的。受試者報告說，除了他們描述為頭皮上的輕微拉扯感外，沒有其他不適。輕微的頭痛是常見的副作用，但似乎很容易透過典型的非處方藥緩解。然而，該裝置會發出很大的噪音，這可能會令人煩惱。少數患者曾出現癲癇發作。然而，總的來說，這似乎比主要用於對抗抑鬱藥物無反應的重度抑鬱症患者的技術——電驚厥療法（更廣為人知的名稱是休克療法）的副作用更易接受。在這種方法中，患者接受全身麻醉以及肌肉鬆弛劑。透過患者頭部的電極傳遞強烈的電脈衝，引發大腦抽搐。這種不受控制的神經元放電風暴可以在短時間內緩解大約80%病例的抑鬱症，這令人鼓舞，但受試者也經常出現心悸以及隨後的意識模糊和記憶力衰退。
TMS的積極作用令人感興趣。1999年，以色列海法蘭巴姆醫療中心的心理學家埃胡德·克萊因領導了迄今為止規模最大的研究。克萊因讓70名患有重度抑鬱症的患者在兩週內每天接受10次重複TMS治療。一半接受了真正的TMS，一半接受了假TMS——磁鐵以使磁場無效的角度放置。在用於評估症狀的漢密爾頓抑鬱量表上，正確暴露於TMS的參與者的情緒有所改善。但是，坐在無效線圈下的受試者沒有發現任何變化。
然而，TMS仍處於擴充套件實驗階段。僅發表了少數涉及少量測試物件的試驗；幾乎沒有後續行動。人員型別、大腦位置、線圈配置、磁場強度和頻率差異很大，實際上不可能比較研究結果。喬治說，積極影響（如果存在）可能是所有變數組合的結果，“我懷疑我們是否已經找到了最有效的安排。”一項關於抑鬱症試驗的薈萃研究也得出結論，沒有強有力的證據表明有益處。
另一個缺陷是，治療效果似乎只能持續幾天到幾周。例如，德國波恩大學的精神病學家托馬斯·施萊普弗能夠減輕他的一位女患者的強迫行為。多年來，這位婦女發現自己在穿過門口之前必須執行一系列複雜的儀式，但在接受TMS治療後，她立即能夠毫不猶豫地從一個房間走到另一個房間。不幸的是，一週後她又恢復了舊的行為。
儘管如此，即使是這段持續時間也表明，對神經元的影響不會線上圈移除後立即消失。該程式不僅僅是在神經元之間進行干預；它還在某種程度上暫時改變了神經元網路。奧地利因斯布魯克醫科大學的神經心理學家阿曼德·豪斯曼的分子研究表明，TMS刺激了已知有助於細胞生長的神經元因子。
細節決定成敗
如果TMS可以促進神經元生長，那麼它可能潛在地幫助患有阿爾茨海默病等退行性腦疾病的人，儘管這只是推測。加強神經網路意味著TMS也可能促進認知和創造力。這些可能性需要一些信念的飛躍，但從TMS迄今為止的歷史中可以窺見一小步。該技術已被最廣泛地用作診斷工具，以刺激皮層的特定區域，幫助神經科醫生評估其功能。
當波士頓貝斯以色列女執事醫療中心的腦研究員阿爾瓦羅·帕斯庫爾-萊昂成功地將線圈對準參與者的語言中心時，他們突然說不出一個字。TMS實際上讓他們啞口無言。德國雷根斯堡大學的彼得·艾希哈默至少為遭受耳鳴——一種持續甚至令人發狂的大腦嗡嗡聲或嗡鳴聲——的人們提供了一些緩解。經過五個半小時的治療週期後，一些參與者報告說背景噪音顯著減少，對於少數人來說，這種效果持續了長達六個月。
其他工作更邊緣化。喬治與美國國防部達成協議，試圖利用磁刺激來保持戰鬥機飛行員的警覺和專注。夢想是擁有一頂TMS頭盔，可以將精疲力盡計程車兵重新投入戰鬥。安大略省勞倫森大學的邁克爾·A·珀辛格將磁線圈連線到摩托車頭盔內部，他說這使得實驗物件相信他們感覺到了超自然存在；有些人報告說遇到了守護天使；還有一些人表示他們遇到了撒旦。因此，珀辛格懷疑精神體驗只不過是我們大腦的產物。
你的內在學者
更具體但同樣難以捉摸的是，TMS可以提高創造力的概念。澳大利亞堪培拉和悉尼心靈中心主任艾倫·斯奈德預見到一種思考帽，它將幫助心理健康的個體達到難以想象的意識高度。他希望用一種磁性大腦興奮劑喚醒我們所有人沉睡的天賦。
斯奈德的靈感來自學者症候群患者——自閉症和其他嚴重殘疾的個體，但他們在某些認知領域卻表現出非凡的技能。有些人是天賦異稟的音樂家、數學天才或傑出的藝術家。在大多數學者症候群患者中，大腦的左半球（被認為是行為的主要調節器）長期處於活動不足狀態。斯奈德認為，大腦的右半球透過增加活動來補償，將潛在的才能發揮出來。他認為，暫時用磁場關閉左半球可以釋放右半球中積蓄的創造力。斯奈德說：“我一直想知道，如果我們突然能夠毫無保留地看待世界會發生什麼。”他報告說，他暫時減緩了測試物件左半球的活動，他們的思維變得不那麼以理性為導向，不那麼固步自封。
大眾媒體抓住了斯奈德的工作，並使其看起來好像如此精確地靶向我們的大腦已經成為現實。但是，科學家們對任何可能被稱為提高創造力的技能的發現都抱有一些有充分根據的異議。然而，關於異想天開的應用的猜測比比皆是。例如，學生可以在考試前阻斷負責焦慮的大腦區域，從而提高他們的表現。從理論上講，一個人的思想的任何部分都不會受到磁力的遮蔽。如果這是真的，TMS能否使人們始終說真話、投票給特定的政黨，甚至殺人？儘管這種對TMS的潛在濫用可能只是遙遠的未來的一種威脅，但這項技術呼籲今天進行倫理討論。