增强记忆设备开展人体试验

当暴露在密闭空间的爆炸中时，即使没有受到明显的身体伤害，军人也会遭受脑损伤和记忆力丧失。资料来源:厄洛斯·霍格兰德/Redux/eyevine

一项旨在通过植入电极释放脑电图刺激来改善记忆的策略正在人体内进行测试。资助这项研究的美国陆军希望这种方法能帮助成千上万名因脑损伤而导致长期记忆障碍的士兵。在芝加哥神经科学学会最近的一次会议上，由美国国防部高级研究计划署资助的两个小组展示了这样的证据:这种植入式设备可以提高一个人的记忆保持能力。

通过模拟创造和储存记忆的脑电图模式，研究人员发现脑损伤造成的缺口可以被弥补。这些成就提高了人们的希望，即自动增强衰退记忆的“神经假体”不仅能帮助脑部受伤的士兵，还能帮助中风患者，甚至是那些因正常衰老而丧失某些记忆能力的人。

由于手术将该装置植入大脑的风险，这两个小组正在研究已经植入电极的癫痫患者。研究人员可以使用这些电极来记录大脑活动和刺激特定的神经元区域。南加州大学的生物工程师西奥多·伯杰说，尽管最终目标是治疗创伤性脑损伤，但这些人也可能受益。这是因为反复癫痫会破坏形成长期记忆所需的脑组织。

这项研究认为，当大脑中一个叫做海马体的部分积累感觉信息和对空间和时间的感知，并使其在短时间内随时可用时，短期记忆就产生了。在此期间获得的记忆将固化成长期记忆。这个过程的关键是一个信号从海马CA3传到另一个海马CA1。伯杰和他的同事假设，重新创建信号可能会恢复海马损伤患者巩固记忆的能力。

在芝加哥会议上提出的一项研究中，研究人员让12名癫痫患者观看照片，然后回忆他们在90秒后看到的东西。当参与者这样做时，研究人员记录了CA3和CA1的放电模式。随后，他们开发了一种算法，可以通过利用CA1细胞的活性来预测CA3的放电模式。与实际模型相比，其预测精度约为80%。

伯杰说，通过该算法，研究人员应该能够模拟CA3的正确信号模式来刺激CA1细胞，即使一个人的CA3细胞受损。在之前对猴子的研究中，他的团队发现用适当的模式刺激CA1可以显著提高猴子的表现。这些动物被训练来执行图片回忆任务，当回忆正确时，它们会得到果汁奖励。

南加州大学的生物工程师宋东是该小组的成员之一，他说该小组已经在一名女性癫痫患者身上尝试过这种刺激方法，但要知道它是否改善了她的记忆还为时过早。他说研究人员计划在接下来的几个月里把它应用到更多的病人身上。最后，可以开发出一种装置，可以检测海马体何时不能有效地将短期记忆编码成长期记忆，并提供刺激来支持这一过程。

波士顿大学的神经生物学家霍华德·艾肯鲍姆(Howard Eichenbaum)说，令人惊讶的是，记忆形成密码能够被如此准确地预测。然而，他警告说，如果CA1细胞受到如此严重的损伤，以至于不能对刺激做出正确的反应，那么模拟将会很困难。与此同时，Eichenbaum认为，由于海马体很复杂，从大脑的许多连接处接收输入信号，仅用CA3信号刺激海马体可能是不够的。

日本物理和化学研究所脑科学研究所的神经科学家托马斯·麦克休(Thomas McHugh)说，几年来他一直在关注上述研究小组的工作，并对这种方法在动物模型中的表现感到惊讶。"这些数据很有说服力，但在理解上仍有混乱。"大脑的许多部分以明显的方式组织:例如，在运动皮层中，某个位置的刺激会触发身体特定部分的运动。然而，海马体中没有如此明显的组织，所以不清楚为什么特定部位的刺激能带来可预测的结果。

宾夕法尼亚大学的一个团队正在使用不同的方法来增强记忆力。该小组利用了这样一个事实，即人们的记忆能力随着时间的推移而波动，这取决于一些变量，比如他们摄入了多少咖啡因，或者他们是否处于压力之下。他们还发现，通过研究癫痫患者，刺激一个叫做内侧颞叶的区域可以改善功能失调的记忆。海马体位于内侧颞叶。然而，当记忆正常工作时，这种刺激会阻碍它。

在芝加哥会议上发表的一项研究中，宾夕法尼亚神经科学家丹尼尔·里佐托和他的同事记录了28个人回忆一系列单词时的大脑活动。利用这些模型，研究人员开发了一种算法，可以准确预测一个人是否记得某个单词。通过仅在一个人阅读可能被遗忘的单词时刺激大脑，研究人员可以将他们的表现提高140%。

宾夕法尼亚大学的心理学家迈克尔·卡纳说，该小组记录了总共约80人的大脑活动，并正在寻求监管机构的批准，以使用更精确的电极阵列。

麦克休认为，尽管从基础科学的角度找出为什么这种刺激表现如此之好是有用的，即使它不能被完全理解，只要被证明是安全有效的，在此基础上开发一种治疗方法也是值得的。

(宗华)

中国科学新闻(2015-110第三版国际版)

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