科学家通过对大脑的刺激，提高记忆力
The following article is from Life博士 Author Cepelewicz
大脑记忆网络的神经回路仍然有许多谜团
在过去的二十年里，神经科学家一直在用深部脑刺激技术治疗运动和神经疾病，这种技术是将电极植入大脑的特定区域，通过有针对性的神经回路发送电脉冲。他们也在尝试大脑刺激来增强记忆——但结果喜忧参半。然而，发表在《Nature Communications》期刊上的一项研究中，一组研究人员通过刺激早期研究中大多被忽视的大脑区域，并更有策略和选择性地应用这种刺激，成功地也更可靠地增强了记忆。
这一发现未来可能在治疗阿尔茨海默病和其他涉及记忆障碍的疾病方面具有重要的临床应用价值。但从短期来看，它也很重要，因为它展现了大脑外表面的一个区域(即左外侧颞叶皮层)对记忆功能的重要性。纽约大学医学院的神经科学家György Buzsáki没有参与这项研究，他说:“这项研究进一步证明，大脑的这一部分对于形成巩固所学信息非常重要。”
由宾夕法尼亚大学心理学教授迈克尔·卡哈纳 (Michael Kahana) 和当时宾夕法尼亚大学认知神经调节主任丹尼尔·里祖托 (Daniel Rizzuto) 领导的小组在癫痫患者中进行了这项实验，这些患者的治疗已经涉及侵入性神经外科手术。当向患者展示一系列他们以后需要记住的单词时，研究人员记录了他们大脑几个区域的活动。
然后，他们使用机器学习算法为每个人构建了一个“记忆模型”：
当第一次出现一个单词时，它可以读取患者的神经反应——更具体地说，在整个记忆网络中改变低频和高频活动的模式——并预测他或她记忆单词的可能性。如果该模型预测患者有超过50%的遗忘几率，它就会刺激左侧颞叶皮质，这是一个已知在记忆任务（包括与语言相关的任务）中活跃的大脑表面区域。
Kahana说，“我们基本上为受试者的记忆构建了一个控制系统”。他和他的同事发现，与没有控制系统相比，控制系统使患者能够记住大约 15% 的任务单词。
在之前发表的研究中，该团队发现，如果患者的大脑状态表明记住这个词的可能性很高，则诱导刺激会导致其在任务中的表现降低。 Kahana 说：“只有当大脑处于糟糕的记忆状态时，当模式看起来与病人将要记住的东西不一样时，刺激才有可能改善记忆。”
Rizzuto也赞同这一观点。他说:“患者的大脑状态在推动记忆改善的效果方面非常重要。”“我们表明，通过将大脑刺激与持续的大脑节律联系起来，我们能够可靠地增强记忆。”
其他研究小组也尝试过通过刺激大脑来帮助回忆，但这些项目通常针对的是人类记忆网络的核心区域——即内侧颞叶和海马体，它们执行着使记忆形成和提取成为可能的关键功能。尽管有一些研究取得了成功，但许多其他研究发现刺激要么破坏了记忆性能，要么对记忆性能没有影响。
相比之下，虽然外侧颞叶皮层在解剖学和功能上对记忆的重要性较低，但对Kahana和Rizzuto的团队来说，刺激外侧颞叶皮质会产生更好的结果。外侧颞叶皮质似乎是Rizzuto所说的用于增强记忆的刺激的“热点”。操纵它可能会改变该区域和海马体之间的连接模式，从而对记忆系统产生更全面的影响。他说：“我们已经能够证明，刺激记忆网络中的这个节点，即使它位于外围并且不是你开始的（第一个）地方，确实会更广泛地改变网络。”
scoure:Lucy Reading-Ikkanda/Quanta Magazine
Rizzuto说:“我认为这确实强调了记忆是分布式网络效应的观点。”但是，他也指出，“我们仍然不能准确地理解这一结果背后的连通性变化。”也许左侧颞叶皮层与语言有关，这让它成为一个很好的集中注意力的地方。“我们知道，对于人类的学习和记忆，语言是至关重要的。它让我们能够再现我们生活中的片段。”不过，也可能是外侧颞叶皮质通过更普遍地改善记忆信号的方式与记忆网络中的其他节点相连。在这种情况下，这种效应可能并不一定是特定于语言的。该团队目前正在研究这种可能性。
俄勒冈大学(University of Oregon)神经生理学的助理教授Nicole Swann说，无论刺激外侧颞叶皮层如何改善记忆，它位于大脑表面的位置使其成为比海马体或内侧颞叶更有吸引力的干预目标。“如果使用更慢性的刺激系统，在临床上刺激更容易达到，也可能更安全。”
宾夕法尼亚大学的研究人员现在希望拓宽他们的工作，以解决与记忆障碍相关的其他疾病和障碍，包括创伤性脑损伤和阿尔茨海默病。“我们所做的所有研究都是针对癫痫患者的，但我们发现的是无论他们是年轻还是年老，他们是否有脑外伤的背景，他们是男性还是女性，都没有关系，”Rizzuto 说。 “这让我们相信我们可以为[其他疾病]创造一种有效的治疗方法。”
为了达到这一点，该团队需要复制其研究，并探索其他刺激模式和其他大脑区域目标的影响。Swann 说，“这将特别激发外侧颞叶皮层的使用。”
Buzsáki还指出了其他需要考虑的因素，包括如何确保增强正确的记忆。他说，在这个实验中，研究人员专注于让患者记住研究材料，但这种刺激方法如何确保人们选择性地记住在非临床环境中的重要内容？
Swann说:“(研究人员)提出的问题是目前这个领域最令人兴奋的一些问题。”“这是一个重要的原理证明……我期待看到未来的研究，将有助于确定其与临床应用的潜在相关性。”
当然，这项研究只是第一次使用这种新的移动脑电图技术来了解当两个人彼此相爱时大脑中会发生什么。唯愿这项技术可以用来进行更多的研究，以解开恋爱中大脑的奥秘。
参考文献：
[1].The Maestro of Memory Manipulation
[2].Light-Triggered Genes Reveal the Hidden Workings of Memory
[3].Brain’s Positioning System Link
作者：Jordana Cepelewicz
翻译：Gmamp；审校：Tina
原文：
https://www.quantamagazine.org/with-strategic-zaps-to-the-brain-scientists-boost-memory-20180206/
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