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电脉冲和神经编码改善人脑存储

 智创巅峰搜索 2018-06-28

来源:我们的智能时代

维克森林浸信会医疗中心研究人员已经计算出如何使用以前用于存储其他记忆的电刺激和神经图案来加强人类大脑中新记忆的存储。也就是说,科学家们现在拥有使用电力的冲动 - 来改善人脑中新信息的存储。


该报告上周在《神经工程杂志》上发表,是第一个破解与人类海马体中特定个体记忆相关的神经编码的人,Wake Forest浸信会医学中心的教授罗伯特汉普森说,这项研究是有朝一日可能导致“大脑假肢”填补失忆的几种方法之一。

大脑中的神经元通过电脉冲进行通信。大脑的通信系统可能会通过人为生成的电子信息进行攻击,如摩尔斯电码攻击。在新报告中,研究人员在高度针对性的层面上做到了这一点。 他们专注于情景记忆:短时间内新颖且有用的信息,例如停放汽车的位置或放置钥匙的位置。“情节记忆非常敏感,它很容易损坏。”汉普森说。

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在大脑中植入电极的患者使用触摸屏来识别一系列熟悉的图像

这项研究是这样的:14名志愿者将电极植入大脑中,执行类似于情节记忆中的记忆任务。当他们这样做时,研究人员在大脑海马中记录了与记忆储存相关的电活动模式。参与者已将电极植入单独的癫痫程序。

“我们能够从10到60个神经元的任何地方同时录制,”汉普森说。令人惊讶的是,即使一个人的记忆力受损,也可以识别出指示正确记忆形成的神经放电模式,他说。

然后,利用由洛杉矶南加利福尼亚大学生物工程师Theodore Berger和Dong Song开发的多输入,多输出非线性数学模型,他们解码了这些神经模式并合成了用于正确记忆存储的代码。伯杰的团队以前使用该模型来解读动物记忆。

通过手中的神经代码,团队可以人为地重新创建它。要求志愿者执行记忆任务,研究人员按照他们所做的那样,以针对每位志愿者定制的精确模式向海马的目标区域供给电脉冲,从而影响这些神经回路的发射模式。

换句话说:他们记录了与特定信息存储相关的大脑活动,数学模拟并解码了该活动,然后将代码写回到大脑中以使现有记忆更好地工作。

一名患者完成了一项新研究的记忆测试,该研究使用电脉冲来改善对特定信息的保留。

据报道,随着电力的提升,志愿者的记忆力提高了35%。患有更大记忆力减退的患者的改善程度更高。汉普森说,在记忆力良好的志愿者中,没有太大变化。

成功的关键:设计用于记录单个神经元活动的微电极。这与Berger的数学模型结合起来,这种模型已经被用于编码记忆模式,这使得该项目成为可能,汉普森说。

该研究由美国国防部研究部门DARPA通过恢复活动内存或RAM程序提供资金。通过该计划,该机构一直在向具有挑战性的神经科学家开发一种可减轻创伤性脑损伤记忆丧失的可植入装置。

今年2月,宾夕法尼亚大学的另一位RAM获奖者迈克尔卡哈纳报道了记忆假体的另一项进展:他的研究小组确定了预示记忆预测失败的脑部状态,并设计了促进与成功相关的大脑状态的刺激。他的研究小组之前发现,当记忆被预测失败时,应该准确传递电刺激,而不是记忆有效运行。

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