一項旨在透過植入電極傳遞腦刺激來改善記憶力的策略正在人體中進行試驗。資助這項研究的美國軍方希望，這種方法可能幫助成千上萬因頭部外傷而導致長期記憶受損計程車兵。在10月17日至21日在伊利諾伊州芝加哥舉行的神經科學學會會議上，由國防高階研究計劃局資助的兩個團隊提出了證據，表明這種植入裝置可以提高人們保持記憶的能力。
透過模仿產生和儲存記憶的電模式，研究人員發現，腦損傷造成的缺口可以被彌合。這些發現讓人燃起希望，一種可以自動增強衰退記憶的“神經假體”不僅可以幫助腦損傷士兵，還可以幫助中風患者，甚至那些因正常衰老而失去部分回憶能力的人。
由於手術將裝置植入大腦存在風險，兩個研究小組都在研究已經植入電極的癲癇患者。研究人員可以使用這些電極來記錄大腦活動並刺激特定的神經元群。南加州大學（USC）在洛杉磯的生物工程師西奧多·伯傑說，儘管最終目標是治療創傷性腦損傷，但這些人也可能受益。這是因為反覆發作可能會破壞長期記憶形成所需的大腦組織。
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短期記憶被認為是在大腦中被稱為海馬體的部分聚合感覺資訊，以及對空間和時間的感知，並將其保持在短時間內易於訪問時產生的。在那段時間訪問記憶將使其固化為長期記憶。
這個過程的關鍵是從海馬體的一個稱為CA3的部分傳遞到另一個稱為CA1的部分的訊號。伯傑和他的同事們假設，重建該訊號可能會恢復海馬體受損的人鞏固記憶的能力。
在芝加哥會議上展示的一項研究中，研究人員要求12名癲癇患者觀看圖片，然後在最多90秒後回憶起他們看過的圖片。當參與者這樣做時，研究人員記錄了CA3和CA1中的放電模式。
然後，他們開發了一種演算法，可以使用CA1細胞的活動來預測來自CA3的模式。與實際模式相比，他們的預測大約80%的時間是準確的。
伯傑說，透過使用這種演算法，即使一個人的CA3細胞受損，研究人員也應該能夠用模仿適當CA3訊號的模式來刺激CA1細胞。在他之前的對猴子進行圖片回憶任務訓練的研究中，當正確時會獲得果汁獎勵，他的團隊已經表明，用適當的模式刺激CA1可以顯著提高動物的效能 (R. E. Hampson et al. J. Neural Eng. 10, 066013; 2013)。
南加州大學生物醫學工程師、團隊成員董宋說，該小組已在一名癲癇女性身上嘗試了刺激，但現在判斷它是否改善了她的記憶力還為時過早。他說，研究人員計劃在未來幾個月內將其應用於更多人。最終，可能會開發出一種裝置，可以檢測海馬體何時沒有有效地將短期記憶編碼為長期記憶，並提供刺激以支援該過程。
馬薩諸塞州波士頓大學的神經生物學家霍華德·艾肯鮑姆說，記憶形成程式碼可以如此準確地預測，這令人驚歎。但他警告說，如果CA1細胞受損嚴重以至於無法對刺激做出適當反應，那麼模仿它可能會很困難。他補充說，由於海馬體非常複雜，並且接收來自大腦中許多連線的輸入，因此僅用CA3訊號刺激它可能還不夠。
東京理化學研究所腦科學研究所的神經科學家托馬斯·麥克休說，他多年來一直關注該團隊的工作，並且一直對這種方法在動物模型中的有效性感到驚訝。“資料令人信服，但我仍然無法理解，”他說。大腦的許多部分以顯而易見的方式組織起來：例如，在運動皮層中，刺激特定部位會導致身體特定部位的運動。但是海馬體中沒有這種明顯的組織，因此不清楚為什麼刺激某些位置會導致可預測的結果。
賓夕法尼亞大學（Penn）在費城的團隊正在採取不同的方法來增強記憶力，這種方法對該過程的工作原理要求更少的詳細瞭解。
該團隊利用了這樣一個事實，即人們的記憶技能會隨著時間推移而波動，具體取決於變數，例如他們攝入了多少咖啡因或他們是否處於壓力之下。該團隊再次透過與癲癇患者合作發現，刺激稱為內側顳葉的區域（海馬體所在地）可以改善功能不良的記憶。但是當記憶功能良好時，刺激會阻礙它。
在他們在芝加哥會議上展示的一項研究中，賓夕法尼亞大學神經科學家丹尼爾·裡祖託和他的同事記錄了28人在回憶單詞列表時的大腦活動。研究人員使用這些模式開發了一種演算法，可以高精度地預測一個人是否會記住給定的單詞。透過僅在一個人閱讀可能被遺忘的單詞時刺激大腦，研究人員可以將效能提高高達140%。
賓夕法尼亞大學心理學家邁克爾·卡哈納說，該團隊總共記錄了約80人的大腦活動，並且正在尋求監管部門的批准以使用更精確的電極陣列。
麥克休說，儘管從基礎科學的角度來看，發現刺激如此有效的原因會很有用，但即使沒有完全理解，也可能值得開發基於它的療法——只要它能被證明是安全有效的。
本文經許可轉載，並於2015年11月3日首次發表。