罗伯特·汉普森：记忆丧失可能是伴随疾病或受伤的最悲惨的事件。

记忆衰退，人就变得越发缺少自主性，因为他很难意识到自己正在做些什么，以及未来要做什么，我们可以植入假体去做些改变。——CyberDaily

脑损伤和阿尔茨海默氏症等疾病会破坏我们形成新记忆的能力。根据记忆丧失的严重程度，这可能会阻止一个人独立工作或生活。它也可能是令人难以置信的创伤。

维克森林医学院的神经科学家罗伯特·汉普森（Robert Hampson）在 2018 年表示：“记忆丧失可能是伴随疾病或受伤的最悲惨的事件。”“记忆是一个人的真实身份的核心……没有我们的记忆，我们失去了自我意识。”

现在，一项新的研究表明，由 DARPA 资助、汉普森正在帮助开发的“记忆假体”（通过正确的方式震荡他们的大脑）有朝一日可以让人们恢复创造新记忆的能力。

制造回忆

当我们遇到新信息时，比如说，学习一个陌生人的名字，大脑中称为海马体的神经元会激活，向其他神经元发送电信号。然后这种模式在大脑中编码，当我们稍后需要回忆信息时，神经元会以同样的模式发射。

如果海马体因疾病或受伤而受损，神经元可能难以编码大脑中的模式——结果，你可能会在第一次谈话结束之前忘记那个新熟人的名字。

“记忆丧失可能是伴随疾病或受伤的最悲惨的事件。”罗伯特·汉普森

维克森林大学和南加州大学 (USC) 的研究人员正在开发的记忆假体在记忆形成过程中使用电极来破坏海马体中的神经元。

这个想法是，这将有助于加强大脑中的电活动模式，并提高人以后回忆信息的能力——根据最近的人体试验，它似乎有效。

完美画面

通过过去对动物和人类的研究，研究人员开发了两个版本的记忆假体：“记忆解码模型”（MDM）和“多输入多输出”（MIMO）模型。

 

MDM 模型只是观察一个人正确形成记忆时海马体的电活动，然后得出与成功记忆相关的平均模式。然后，当人们试图形成新的记忆时，它会通过电极将该模式传递回大脑。

MIMO模型更先进。它被训练分析接收新信息的海马体部分（称为 CA3 区域）的电活动，然后预测不同部分（CA1 区域）中电脉冲的最佳模式，以成功形成记忆。

“模型的输入是直接从患者那里记录的实时 CA3 数据，并且模型不断预测 CA1 输出应该是什么，”Sampson 告诉 Freethink。“然后我们使用输出预测作为刺激 CA1 的模式。”

记忆假体的插图。南加州大学/维克森林大学

 

在最近的一项研究中，研究人员在 24 名已经在大脑中植入电极以帮助医生研究癫痫的人身上测试了他们的记忆假体。其中一些人还患有脑损伤和预先存在的记忆障碍。

在研究期间，参与者完成了简单的记忆测试，同时记录了他们大脑的电活动。

每个任务都以在屏幕上显示图像开始。最多 30 秒后，图像再次显示，以及诱饵图像。然后，研究志愿者必须挑选出他们以前看过的图像。

每个人完成 100 到 150 项这样的任务，以便研究人员可以根据个人的大脑活动个性化他们的 MDM 和 MIMO 模型。

几天后，参与者再次完成了记忆任务。这一次，一些人的大脑根据他们的个性化 MDM 或 MIMO 模型进行了刺激，而一些人接受了随机刺激，而另一些人则根本没有接受任何刺激。

然后，至少 30 分钟后，参与者完成了“延迟识别”任务。这些要求他们查看一组三张图像——他们被要求记住的一张、一张之前看到的诱饵图像和一张全新的图像——并对他们对每一张的熟悉程度进行排名。

接受 MDM 或 MIMO 刺激的参与者在这两种任务上的表现都比接受随机或不接受刺激的参与者更好。平均而言，更复杂的 MIMO 模型提供了最好的结果，并且在研究开始时记忆最差的人看到了最大的改进。

“我们看到了 11% 到 54% 的改进，”汉普森告诉麻省理工学院技术评论。

展望未来

新研究证实，精确引导的大脑刺激可以提高一个人的能力创造新的记忆，但我们距离能够帮助患有痴呆症或创伤性脑损伤的人恢复失去的记忆功能的实用设备还有很长的路要走。

首先，需要克服硬件障碍

汉普森说 一种治疗记忆丧失的设备需要可以永久植入的电极，今天的电极在它们周围形成疤痕组织，最终导致它们失效。

我们还需要更先进的电极。研究期间使用的那些只能记录和刺激 40-100 个神经元，南加州大学研究员董松告诉麻省理工科技评论，一种在现实世界中治疗记忆障碍的设备需要能够刺激数百或数千个神经元。

还需要对模型进行更多试验

首先在癫痫患者身上进行测试最符合逻辑，因为他们已经在进行危险的电极植入手术，但这意味着我们不知道他们在没有癫痫的人身上的效果如何。

“我们......需要获得许可和志愿者来测试阿尔茨海默氏症和可能的中风患者的技术，以确保该方法适用于每个人，”汉普森说。

研究人员面临的另一个挑战是弄清楚如何控制系统以产生最大的影响——我们不需要记住我们遇到的每一个新信息，我们只能在短期记忆中存储这么多。

“植入物必须要么连续运行，要么足够智能，知道何时开启或关闭，”汉普森说。

海马体也不是大脑中唯一参与记忆形成的部分，所以如果一个人的记忆问题源于器官其他部位的损伤，他们可能需要不同的解决方案。

尽管如此，随着进一步的发展，这种新的记忆假体可能不仅可以帮助一些人克服记忆问题，而且有一天可以让每个人都有更好的记忆力，植入这个设备，你就会大大减少遗忘了。

 

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编译：CyberDaily

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