一项旨在通过植入电极传递脑刺激来改善记忆力的策略正在人体中进行试验。资助这项研究的美国军方希望，这种方法可能帮助成千上万因头部外伤而导致长期记忆受损的士兵。在10月17日至21日在伊利诺伊州芝加哥举行的神经科学学会会议上，由国防高级研究计划局资助的两个团队提出了证据，表明这种植入设备可以提高人们保持记忆的能力。
通过模仿产生和存储记忆的电模式，研究人员发现，脑损伤造成的缺口可以被弥合。这些发现让人燃起希望，一种可以自动增强衰退记忆的“神经假体”不仅可以帮助脑损伤士兵，还可以帮助中风患者，甚至那些因正常衰老而失去部分回忆能力的人。
由于手术将设备植入大脑存在风险，两个研究小组都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并刺激特定的神经元群。南加州大学（USC）在洛杉矶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。这是因为反复发作可能会破坏长期记忆形成所需的大脑组织。
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短期记忆被认为是在大脑中被称为海马体的部分聚合感觉信息，以及对空间和时间的感知，并将其保持在短时间内易于访问时产生的。在那段时间访问记忆将使其固化为长期记忆。
这个过程的关键是从海马体的一个称为CA3的部分传递到另一个称为CA1的部分的信号。伯杰和他的同事们假设，重建该信号可能会恢复海马体受损的人巩固记忆的能力。
在芝加哥会议上展示的一项研究中，研究人员要求12名癫痫患者观看图片，然后在最多90秒后回忆起他们看过的图片。当参与者这样做时，研究人员记录了CA3和CA1中的放电模式。
然后，他们开发了一种算法，可以使用CA1细胞的活动来预测来自CA3的模式。与实际模式相比，他们的预测大约80%的时间是准确的。
伯杰说，通过使用这种算法，即使一个人的CA3细胞受损，研究人员也应该能够用模仿适当CA3信号的模式来刺激CA1细胞。在他之前的对猴子进行图片回忆任务训练的研究中，当正确时会获得果汁奖励，他的团队已经表明，用适当的模式刺激CA1可以显着提高动物的性能 (R. E. Hampson et al. J. Neural Eng. 10, 066013; 2013)。
南加州大学生物医学工程师、团队成员董宋说，该小组已在一名癫痫女性身上尝试了刺激，但现在判断它是否改善了她的记忆力还为时过早。他说，研究人员计划在未来几个月内将其应用于更多人。最终，可能会开发出一种设备，可以检测海马体何时没有有效地将短期记忆编码为长期记忆，并提供刺激以支持该过程。
马萨诸塞州波士顿大学的神经生物学家霍华德·艾肯鲍姆说，记忆形成代码可以如此准确地预测，这令人惊叹。但他警告说，如果CA1细胞受损严重以至于无法对刺激做出适当反应，那么模仿它可能会很困难。他补充说，由于海马体非常复杂，并且接收来自大脑中许多连接的输入，因此仅用CA3信号刺激它可能还不够。
东京理化学研究所脑科学研究所的神经科学家托马斯·麦克休说，他多年来一直关注该团队的工作，并且一直对这种方法在动物模型中的有效性感到惊讶。“数据令人信服，但我仍然无法理解，”他说。大脑的许多部分以显而易见的方式组织起来：例如，在运动皮层中，刺激特定部位会导致身体特定部位的运动。但是海马体中没有这种明显的组织，因此不清楚为什么刺激某些位置会导致可预测的结果。
宾夕法尼亚大学（Penn）在费城的团队正在采取不同的方法来增强记忆力，这种方法对该过程的工作原理要求更少的详细了解。
该团队利用了这样一个事实，即人们的记忆技能会随着时间推移而波动，具体取决于变量，例如他们摄入了多少咖啡因或他们是否处于压力之下。该团队再次通过与癫痫患者合作发现，刺激称为内侧颞叶的区域（海马体所在地）可以改善功能不良的记忆。但是当记忆功能良好时，刺激会阻碍它。
在他们在芝加哥会议上展示的一项研究中，宾夕法尼亚大学神经科学家丹尼尔·里祖托和他的同事记录了28人在回忆单词列表时的大脑活动。研究人员使用这些模式开发了一种算法，可以高精度地预测一个人是否会记住给定的单词。通过仅在一个人阅读可能被遗忘的单词时刺激大脑，研究人员可以将性能提高高达140%。
宾夕法尼亚大学心理学家迈克尔·卡哈纳说，该团队总共记录了约80人的大脑活动，并且正在寻求监管部门的批准以使用更精确的电极阵列。
麦克休说，尽管从基础科学的角度来看，发现刺激如此有效的原因会很有用，但即使没有完全理解，也可能值得开发基于它的疗法——只要它能被证明是安全有效的。
本文经许可转载，并于2015年11月3日首次发表。