治療記憶力衰退有了突破口，大腦“起搏器”能幫點忙

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4 月 20 日，來自科學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，植入大腦的電極發出的規律性脈沖可以提高某些人的記憶力，這次實驗是迄今為止最為嚴謹的一次。

科學家們一直試圖解開大腦信號的奧秘，這份報告是數十年努力的結晶。近年來，美國國防部計劃開發一種針對創傷性腦損傷的新療法，國防部的資助使得這項研究得以完成。創傷性腦損傷是伊拉克戰爭和阿富汗戰爭后的一種常見病癥。賓夕法尼亞大學的一個團隊帶頭完成了這項研究，研究成果發表在《當代生物學》（Current Biology）期刊上。

以往利用電極刺激人類記憶的實驗得出的結果不一：一些實驗增強了記憶，但也有的損害了記憶。新的報告解決了這一困惑，證明了發出刺激的時機非常關鍵。

在大腦記憶區域運轉不良時進行刺激，可以提高大腦對新信息編碼的能力，但如果在大腦記憶區域運轉良好時進行刺激，則會破壞這一過程。包括有記憶障礙的人在內，大多數時間人類大腦記憶區域都處在正常工作狀態。

麥克·卡哈納（Michael Kahana）說：“我們都有狀態好和狀態差的時候，有時記憶模糊，有時又異常清晰。我們發現，在大腦運轉不暢的時候對其進行刺激，可以使大腦進入高速運轉狀態。”麥克·卡哈納與尤瑟夫·埃扎特（Youssef Ezzyat）是這個團隊的帶頭人。

研究者們也提醒，在大腦植入電極是一個極其細致的過程，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；科學家們仍需進行實驗來驗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”的重要性，說明這一研究已經出現了轉機。

專家表示，對科學家們來說，這份新的報告是研究大腦閉合回路刺激必不可少的藍圖：植入的電極一方面要實時檢測大腦記憶區域的運轉狀態，運轉狀態不佳時，要在幾微秒之內發出脈沖信號才對記憶有所助益。科學家們希望這種靈敏定時電極的植入，能對多種病癥引發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。

一名研究對象大腦的右半球。電極在藍色區域內，研究者們的目標是朝向右側的標黃的一個。圖片版權： Youssef Ezzyat

加州大學圣地亞哥分校認知與精神科學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，因為它證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。這份報告為后續的研究作出了指引。”布萊德利并未參與此項研究。

國防部高級計劃研究局生物科技處負責人賈斯汀·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 萬美元資助認知改善的相關研究。

認知科學家、腦部外科醫生和需手術的癲癇患者們互相合作進行這項非同尋常的實驗已經有數十年的時間，這次的新發現讓這項研究走進了一個新的篇章。術前的評估測試屬于實驗的前期調查，醫生將一系列的電極植入腦部，等待病人癲癇發作，并觀察這種刺激是否有效。許多電極放置在大腦的記憶區域或鄰近區域，而這一等待可能要持續數周時間。認知科學家在得到病人許可的情況下，對病人進行記憶測試并作相應記錄。

這種直接的神經記錄方法，全部依賴于臨床上的腦部電極植入，這種方法已經走在了人類記憶研究的前沿。這項研究使用了 150 名患者的數據，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、華盛頓大學、梅約醫學中心和加州大學舊金山分校。

在一系列的實驗中，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。科學家們在實驗全過程對患者腦部“活躍區域”進行記錄，此前的研究顯示，患者腦部的“活躍區域”與記憶編碼密切相關。在進行刺激實驗以前，研究者們就已經對患者大腦運轉良好與欠佳狀態進行了明確的界定。

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

研究團隊在對實驗數據進行分析之后發現，如果在大腦運轉欠佳的狀態下對其進行刺激，那么患者的記憶會有所改善，如果在大腦運轉良好時進行刺激則會起到相反的作用。卡哈納醫生說：“患者的記憶平均會有 12%到 13%的提升，如果是在大腦運轉良好的狀態下進行刺激，記憶水平大約會下降 15%到 20%。”

心理醫生多麗絲·格林布萊特在美國埃默里大學參加了這項實驗，她表示自己曾主動要求進行手術，因為癲癇已經給她造成了長期的記憶障礙。格林布萊特醫生說：“每次癲癇發作都會讓某段記憶斷裂，我的記憶好像飄忽不定一樣。”

多麗絲·格林布萊特（Doris Greenblatt）在紐約。格林布萊特醫生參與了一項實驗，因為她的癲癇已經造成了記憶障礙。圖片版權：Edu Bayer/《紐約時報》

她對研究中的記憶測試抱有肯定態度，但她也表示：“說實話，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，也很擔心自己的狀況。”她在一年前接受了羅伯特·格羅斯（Robert Gross）醫生的癲癇手術，從此之后癲癇從未發作。她還表示自己的記憶力也有所改善。

這項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隊，他們直接對癲癇病人海馬體附近區域進行刺激，海馬體是記憶形成的關鍵部位。這一研究并未將大腦或好或差的運轉狀態考慮在內，其實驗結果也不盡如人意。

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束。”

翻譯 熊貓譯社 孫一

題圖來自 Wikimedia Commons

? 2017 THE NEW YORK TIMES