电击大脑技术能改善记忆50%多

美国国防部高级研究计划局资助的记忆假肢帮助大脑保留住新的信息。

NEUROPSYCH — OCTOBER 8, 2022

Kristin Houser

关键要点

当我们遭遇新信息时大脑叫海马体的部分中的神经元激活，以特定的模式向其他神经元发送电信号。

一个“记忆假肢”在海马体中记忆形成过程中用电极来电击神经元。想法是这将帮助加强大脑中的电活动模式并改善人们的以后来回忆信息的能力。

研究人员观察到了记忆改善范围从11%到54%。

大脑损伤和疾病诸如阿尔茨海默氏症能扰乱我们的来形成新记忆的能力。取决于记忆丧失的严重性，这能防止一个人能够独立的来工作或生活。这也能是难以置信的创伤。

维克森林医学院的神经学家罗伯特·汉普森在2018年说，“记忆丧失可能是能伴随疾病或伤害最悲惨的发生，记忆是一个人实际上是谁的心脏…没有我们的记忆，我们丧失去我们的自我意识” 。

现在，一项新的研究提出一个汉普森正在帮助开发的美国国防部高级研究计划局资助的“记忆假肢”可能有一天赋予人们回到他们的来做出新记忆的能力------通过以正确的方式电击他们的大脑。

制造记忆

当我们遭遇新的信息时------比如说学习一个陌生人的名字------大脑中叫海马体部分的神经元激活，向其他神经元发送电信号。这种模式然后被编码在大脑中，当我们后来需要回忆这个信息时神经元以那个同样的模式放电。

如果海马体被疾病或损伤破坏，神经元能有编码大脑中模式的困难------因此，你可能在你的第一次谈话结束前忘记那个新相识的名字。

“记忆的丧失可能是能伴随疾病或受伤最悲惨的发生。ROBERT HAMPSON

被维克森林大学和南加州大学（USC）研究人员开发的这种记忆假肢用电极来电击海马体中记忆形成过程期间的神经元。

想法是这将帮助加强大脑中的电活动模式并改善人的以后来回忆信息的能力------基于最近的人类试验，这似乎有作用的。

大脑电击的科学

通过过去在动物和人类中的研究，研究人员开发了他们的记忆假肢的两个版本：一个“记忆解码模型”（MDM）和一个“多输入多输出”（MIMO）模型。

记忆解码模型只简单的观察当一个人正确的形成一个记忆和然后想出一个被联系到成功记忆的平均模式时海马体中的电活动。然后当这个人正试图来形成一种新的记忆时它通过电极提交那个模式回入大脑。

多输入多输出模型是更先进的。它被训练来分析海马体中接收新信息的部分（叫CA3区域）的电活动，然后预测在不同部分（CA1区域）中为成功的记忆形成电脉冲的最佳模式。

桑普森告诉自由思考杂志，“对这个模型输入是来自一个患者直接记录的实时CA3数据，而这个模型继续的预测CA1输出应该是的，然后，我们用输出预测作为一个来刺激CA1的模式” 。

记忆假肢的一个描画。(Credit: USC / Wake Forest University)

对最近的一项研究，研究人员在已经将电极植入了他们的大脑的24名患者中测试了他们的来帮助医生研究他们的癫痫的记忆假肢。其中一些人也有过脑损伤和预先存在的记忆障碍。

在研究过程中，参与者完成了简单的记忆测试，同时他们的大脑的电活动被记录。

每个任务都从在一个屏幕上显示一个图像开始。达30秒后这幅图像再被与诱饵图像一道显示。研究志愿者然后不得不挑选出他们之前见过的图像。

每个人都完成了100到150个这样的任务以便研究人员可以基于个人化的他们的记忆解码模型和多输入多输出模型。

“我们正在看范围从11%到54%的改善” 。ROBERT HAMPSON

几天后，参与者再次完成了这个记忆任务。这次，一些人基于他们的个性化的记忆解码模型或多输入多输出模型让他们的大脑刺激了，而一些人接受了随机刺激，而另一些人毕竟没有接受刺激。

然后，至少30分钟后，参与者完成了“延迟认知”任务。这些要求了他们来观察一组三幅图像------一张是他们之前被要求记住的，一张是之前看到过的诱饵图像，一幅是全新的图像------并排名他们的与每一幅图像的熟悉性。

接受记忆解码模型或多输入多输出刺激的参与者在两种任务上都比接受随机或没有刺激的参与者表现更好。平均而言，更复杂的多输入多输出模型交付了最好的效果，而在研究开始时有最差记忆的人看到了最大的改善。

汉普森告诉《麻省理工学院技术评论》，“我们正在看范围从11%到54%的改善” 。

展望未来

这项新的研究证实精确引导的大脑刺激能改善一个人的来做出新记忆的能力，但我们离一个能帮助痴呆症或创伤性脑损伤患者重新获得失去的记忆功能的实用装置还有很长的路要走。

首先，有需要克服的硬件障碍。

汉普森告诉自由思考杂志，一种来治疗记忆丧失的装置需要能被永久植入的电极------今天的电极发展围绕它们的疤痕组织，这最终造成它们失败。

我们还需要更先进的电极。研究中使用的电极只能从40-100个神经元记录和刺激，而南加州大学研究员董松告诉《麻省理工学院评论》，一个在现实世界中治疗记忆障碍的装置将需要能够来刺激数百或数千个。

“我们需要确保这种方法对每个人起作用” 。ROBERT HAMPSON

还需要对这些模型进行更多的试验。

在患有癫痫的人中测试它们首先有最逻辑的意义，因为他们已经正在经历危险的电极植入手术，但这意味着我们不知道它们在非癫痫患者人中起作用有多好。

汉普森告诉自由思考杂志，“我们……需要寻求许可并且也需要志愿者来测试在阿尔茨海默氏症和可能的中风患者中的技术来确保这种方法对每一个人起作用”。

研究人员面临的另一个挑战是弄清楚怎样来控制这个系统有最大的影响------我们不需要记住我们遇到的每一个新信息，我们只能在我们的短期记忆中存储这么多信息。

汉普森说，“一个植入物必须要么持续的运行，要么足够聪明来知道什么时候打开或关闭它自己” 。

海马体也不是大脑中唯一参与记忆形成的部分，因此如果一个人的记忆问题源于器官中其他部位的破坏，他们可能需要一个不同的解决方案。

不过，随着进一步的发展，这种新的记忆假肢不仅可以帮助一些人克服记忆问题，而且有一天能给每个人一个更好的记忆------植入这种装置，你会减少你再次忘记一个名字的机会。

这篇文章最初被我们的姐妹网站自由思考杂志发表。这是《未来探索》的一个道具，一个改变世界的技术的每周指南。你能让这样的故事每周四早上到你的收件箱，在这里订阅subscribing here.。

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