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增强记忆设备开展人体试验   

2015-11-11 20:02:39|  分类: 科技新知 |  标签: |举报 |字号 订阅

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一种旨在通过植入电极释放脑电刺激以改善记忆的策略正在进行人体试验。资助此项研究的美国军队希望,这种方法或许能帮助因脑部创伤导致长期记忆受损的数千名士兵。

 

  当在密闭空间中接触爆炸时,军队服役人员会遭受脑损伤和记忆丧失,即使他们未受到明显的身体损伤。图片来源:Eros Hoagland/Redux/eyevine

 

  一种旨在通过植入电极释放脑电刺激以改善记忆的策略正在进行人体试验。资助此项研究的美国军队希望,这种方法或许能帮助因脑部创伤导致长期记忆受损的数千名士兵。在日前于芝加哥举行的神经科学学会会议上,由美国国防部高级研究计划局资助的两个团队展示了此类植入设备能改善一个人留住记忆能力的证据。

  通过模拟创建和储存记忆的脑电模式,研究人员发现,脑损伤引发的空白能被弥合。这些成果燃起了人们的希望:自动增强逐渐衰退记忆的“神经假体”不仅能帮助脑部受伤的士兵,还能帮助中风病人,甚至是那些通过正常衰老而丧失了一些回忆能力的人。

  由于通过手术将设备植入脑中存在相关风险,两个团队正在研究已经植入电极的癫痫患者。研究人员能利用这些电极记录脑部活动,并刺激特定的神经元区域。南加州大学(USC)生物工程师Theodore Berger表示,尽管最终目标是治疗创伤性脑损伤,但这些人可能同样受益。这是因为反复癫痫会摧毁形成长期记忆所需的脑组织。

  研究认为,当一部分名为海马的大脑累积感官信息以及对空间和时间的感知,并且使其在短时间内随时可获取时,短期记忆便创建起来。而在此期间获取的记忆将固化成长期记忆。这一过程的关键是一种从被称为CA3的海马部分穿行至被称为CA1的另一部分海马的信号。Berger和同事假定,重新创建该信号或许能恢复海马受损患者巩固记忆的能力。

  在此次芝加哥会议上展示的一项研究中,研究人员让12名癫痫患者观看图片,然后在90秒后回忆他们曾见过哪些。当参与者做此事时,研究人员记录下CA3和CA1的放电模式。随后,他们开发出一种可利用CA1细胞活动预测CA3放电模式的算法。同实际模型相比较,他们的预测准确率在80%左右。

  Berger介绍说,通过该算法,研究人员应当能模拟CA3正确信号的模式来刺激CA1细胞,即便一个人的CA3细胞受损。此前在猴子身上开展的研究中,他的团队发现,刺激拥有恰当模式的CA1显著改善了猴子的表现。这些动物被训练执行图片回忆任务,当回忆正确时,便能收到果汁奖励。

  该团队成员、USC生物工程师Dong Song表示,该团队已在一名女性癫痫患者身上尝试过这种刺激方法,但要想知道这是否改善了她的记忆还为时过早。他介绍说,接下来几个月,研究人员计划将其应用到更多患者身上。最终,一种设备可能被开发出来——能探测到海马何时无法将短期记忆有效编码成长期记忆并提供支持这一过程的刺激。

  在波士顿大学神经生物学家Howard Eichenbaum看来,记忆形成代码能被如此准确地预测出来实在令人惊奇。不过,他提醒说,如果CA1细胞受损非常严重,以至于它们无法对刺激作出正确的回应,这种模拟便会很困难。同时,Eichenbaum认为,由于海马很复杂,并且从大脑中很多连接处接收输入信号,仅靠CA3信号刺激海马可能还不够。

  日本理化研究所脑科学研究所神经学家Thomas McHugh表示,他追踪上述研究团队的工作已有数年,并且一直对这种方法在动物模型中表现如何感到惊奇。“数据很有说服力,但在理解上仍存在困惑。”大脑的很多部分是以很明显的方式被组织起来的:比如,在运动皮层,刺激某个位置会引发身体特定部分的运动。不过,在海马中并未有如此明显的组织,因此为何刺激特定位置能带来可预测的结果尚不明确。

  宾夕法尼亚大学(Penn)的一个团队正在采用不同的方法增强记忆。该团队利用了取决于诸如消耗了多少咖啡因或是否处于压力中等变量,人们的记忆技能会随着时间波动的事实。他们也通过在癫痫患者身上进行研究发现,刺激一个被称为内侧颞叶的区域,能改善功能不佳的记忆。海马即位于内侧颞叶。不过,当记忆正常运转时,这种刺激会妨碍它。

  在他们于芝加哥会议上展示的一项研究中,Penn神经科学家Daniel Rizzuto和同事在28个人回忆一连串单词时记录了他们的大脑活动。利用这些模式,研究人员开发出一种能高精度预测一个人是否记住某个给定单词的算法。通过只在一个人阅读有可能被忘记的单词时刺激大脑,研究人员能将其表现提高140%。

  Penn心理学家Michael Kahana介绍说,该团队记录了总共约80人的大脑活动,并且正在寻求使用更加精确的电极阵列的监管审批。

  McHugh认为,尽管从基础科学的角度来说发现为何此类刺激的表现如此好会有用处,但即使它不能被完全理解,或许也值得开发基于此的治疗方法,只要它被证实是安全有效的。

来源:中国科学报

  更多阅读:http://www.yunzhitai.com/list-16.html

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