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      4 月 20 日,來自科學(xué)家們的一份報告顯示,通過在大腦中植入類似“起搏器”的東西以緩解健忘癥、腦部損傷等病癥,植入大腦的電極發(fā)出的規(guī)律性脈沖可以提高某些人的記憶力,這次實(shí)驗(yàn)是迄今為止最為嚴(yán)謹(jǐn)?shù)囊淮巍?/p>

      科學(xué)家們一直試圖解開大腦信號的奧秘,這份報告是數(shù)十年努力的結(jié)晶。近年來,美國國防部計(jì)劃開發(fā)一種針對創(chuàng)傷性腦損傷的新療法,國防部的資助使得這項(xiàng)研究得以完成。創(chuàng)傷性腦損傷是伊拉克戰(zhàn)爭和阿富汗戰(zhàn)爭后的一種常見病癥。賓夕法尼亞大學(xué)的一個團(tuán)隊(duì)帶頭完成了這項(xiàng)研究,研究成果發(fā)表在《當(dāng)代生物學(xué)》(Current Biology)期刊上。

      以往利用電極刺激人類記憶的實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)果不一:一些實(shí)驗(yàn)增強(qiáng)了記憶,但也有的損害了記憶。新的報告解決了這一困惑,證明了發(fā)出刺激的時機(jī)非常關(guān)鍵。

      在大腦記憶區(qū)域運(yùn)轉(zhuǎn)不良時進(jìn)行刺激,可以提高大腦對新信息編碼的能力,但如果在大腦記憶區(qū)域運(yùn)轉(zhuǎn)良好時進(jìn)行刺激,則會破壞這一過程。包括有記憶障礙的人在內(nèi),大多數(shù)時間人類大腦記憶區(qū)域都處在正常工作狀態(tài)。

      麥克·卡哈納(Michael Kahana)說:“我們都有狀態(tài)好和狀態(tài)差的時候,有時記憶模糊,有時又異常清晰。我們發(fā)現(xiàn),在大腦運(yùn)轉(zhuǎn)不暢的時候?qū)ζ溥M(jìn)行刺激,可以使大腦進(jìn)入高速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)?!丙溈恕たü{與尤瑟夫·埃扎特(Youssef Ezzyat)是這個團(tuán)隊(duì)的帶頭人。

      研究者們也提醒,在大腦植入電極是一個極其細(xì)致的過程,而報告中所提到的改善可能也并不適用于所有的患者。這份研究主要是針對癲癇病患者;科學(xué)家們?nèi)孕柽M(jìn)行實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證這種方法對于其他病癥的患者是否具有相同的效力;如果有效,又該如何正確使用這種方法幫助人們。但專家也表示,明確了刺激“時機(jī)”的重要性,說明這一研究已經(jīng)出現(xiàn)了轉(zhuǎn)機(jī)。

      專家表示,對科學(xué)家們來說,這份新的報告是研究大腦閉合回路刺激必不可少的藍(lán)圖:植入的電極一方面要實(shí)時檢測大腦記憶區(qū)域的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài),運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)不佳時,要在幾微秒之內(nèi)發(fā)出脈沖信號才對記憶有所助益??茖W(xué)家們希望這種靈敏定時電極的植入,能對多種病癥引發(fā)的思考與記憶損傷有改善作用,其中包括阿茲海默癥、健忘癥以及腦損傷的后遺癥等。

      治療記憶力衰退有了突破口,大腦“起搏器”能幫點(diǎn)忙

      一名研究對象大腦的右半球。電極在藍(lán)色區(qū)域內(nèi),研究者們的目標(biāo)是朝向右側(cè)的標(biāo)黃的一個。圖片版權(quán): Youssef Ezzyat

      加州大學(xué)圣地亞哥分校認(rèn)知與精神科學(xué)系的助理教授布萊德利·沃伊泰克(Bradley Voytek)說:“這份報告非常了不起,因?yàn)樗C明了為什么這類刺激對于某些病癥來說是有效的,而對于其他病癥卻沒有效果。這份報告為后續(xù)的研究作出了指引?!辈既R德利并未參與此項(xiàng)研究。

      國防部高級計(jì)劃研究局生物科技處負(fù)責(zé)人賈斯汀·桑切斯(Justin Sanchez)說:“在我看來,這份報告是解決這類問題的一個突破,它找到了對腦部進(jìn)行刺激的位置并提高患者的記憶能力。”國防部撥款 7700 萬美元資助認(rèn)知改善的相關(guān)研究。

      認(rèn)知科學(xué)家、腦部外科醫(yī)生和需手術(shù)的癲癇患者們互相合作進(jìn)行這項(xiàng)非同尋常的實(shí)驗(yàn)已經(jīng)有數(shù)十年的時間,這次的新發(fā)現(xiàn)讓這項(xiàng)研究走進(jìn)了一個新的篇章。術(shù)前的評估測試屬于實(shí)驗(yàn)的前期調(diào)查,醫(yī)生將一系列的電極植入腦部,等待病人癲癇發(fā)作,并觀察這種刺激是否有效。許多電極放置在大腦的記憶區(qū)域或鄰近區(qū)域,而這一等待可能要持續(xù)數(shù)周時間。認(rèn)知科學(xué)家在得到病人許可的情況下,對病人進(jìn)行記憶測試并作相應(yīng)記錄。

      這種直接的神經(jīng)記錄方法,全部依賴于臨床上的腦部電極植入,這種方法已經(jīng)走在了人類記憶研究的前沿。這項(xiàng)研究使用了 150 名患者的數(shù)據(jù),匯集了來自全美的 20 位專家,這些專家分別來自美國埃默里大學(xué)、華盛頓大學(xué)、梅約醫(yī)學(xué)中心和加州大學(xué)舊金山分校。

      在一系列的實(shí)驗(yàn)中,研究者們讓病人記住列別中的單詞,再分散他們的注意力,最后讓他們盡可能多得說出記住的單詞??茖W(xué)家們在實(shí)驗(yàn)全過程對患者腦部“活躍區(qū)域”進(jìn)行記錄,此前的研究顯示,患者腦部的“活躍區(qū)域”與記憶編碼密切相關(guān)。在進(jìn)行刺激實(shí)驗(yàn)以前,研究者們就已經(jīng)對患者大腦運(yùn)轉(zhuǎn)良好與欠佳狀態(tài)進(jìn)行了明確的界定。

      每個參與者都會加入重復(fù)性的單詞記憶測試,每次測試中出現(xiàn)的單詞都有差異。有些記憶測試在患者受到腦部刺激時進(jìn)行,無刺激狀態(tài)下進(jìn)行的測試則作為參照。研究者們會對大腦在運(yùn)轉(zhuǎn)良好或欠佳狀態(tài)受到刺激后的記憶能力進(jìn)行比對。

      研究團(tuán)隊(duì)在對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析之后發(fā)現(xiàn),如果在大腦運(yùn)轉(zhuǎn)欠佳的狀態(tài)下對其進(jìn)行刺激,那么患者的記憶會有所改善,如果在大腦運(yùn)轉(zhuǎn)良好時進(jìn)行刺激則會起到相反的作用??ü{醫(yī)生說:“患者的記憶平均會有 12%到 13%的提升,如果是在大腦運(yùn)轉(zhuǎn)良好的狀態(tài)下進(jìn)行刺激,記憶水平大約會下降 15%到 20%?!?/p>

      心理醫(yī)生多麗絲·格林布萊特在美國埃默里大學(xué)參加了這項(xiàng)實(shí)驗(yàn),她表示自己曾主動要求進(jìn)行手術(shù),因?yàn)榘d癇已經(jīng)給她造成了長期的記憶障礙。格林布萊特醫(yī)生說:“每次癲癇發(fā)作都會讓某段記憶斷裂,我的記憶好像飄忽不定一樣?!?/p>

      治療記憶力衰退有了突破口,大腦“起搏器”能幫點(diǎn)忙

      多麗絲·格林布萊特(Doris Greenblatt)在紐約。格林布萊特醫(yī)生參與了一項(xiàng)實(shí)驗(yàn),因?yàn)樗陌d癇已經(jīng)造成了記憶障礙。圖片版權(quán):Edu Bayer/《紐約時報》

      她對研究中的記憶測試抱有肯定態(tài)度,但她也表示:“說實(shí)話,這個測試讓人有一些難為情。比如說在一連串廚房用品的列表里,我只能記住一兩個,然后就想,‘還有什么呢?’”

      她說自己并不知道自己腦部的電極是否處于刺激模式:“我只是覺得非常疲憊,也很擔(dān)心自己的狀況?!彼谝荒昵敖邮芰肆_伯特·格羅斯(Robert Gross)醫(yī)生的癲癇手術(shù),從此之后癲癇從未發(fā)作。她還表示自己的記憶力也有所改善。

      這項(xiàng)研究中定時電極的植入表明了與此前研究的差異。2014 年,國防部曾資助另一團(tuán)隊(duì),他們直接對癲癇病人海馬體附近區(qū)域進(jìn)行刺激,海馬體是記憶形成的關(guān)鍵部位。這一研究并未將大腦或好或差的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)考慮在內(nèi),其實(shí)驗(yàn)結(jié)果也不盡如人意。

      沃伊泰克博士說:“在我看來,這種新方法很顯然昭示了簡單刺激器時代的結(jié)束?!?/p>

      翻譯 熊貓譯社 孫一

      題圖來自 Wikimedia Commons

      ? 2017 THE NEW YORK TIMES

      責(zé)任編輯:海凡

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