治療記憶力衰退有了突破口，大腦“起搏器”能幫點(diǎn)忙

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4 月 20 日，來(lái)自科學(xué)家們的一份報(bào)告顯示，通過(guò)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(kāi)大腦信號(hào)的奧秘，這份報(bào)告是數(shù)十年努力的結(jié)晶。近年來(lái)，美國(guó)國(guó)防部計(jì)劃開(kāi)發(fā)一種針對(duì)創(chuàng)傷性腦損傷的新療法，國(guó)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(zhēng)和阿富汗戰(zhàn)爭(zhēng)后的一種常見(jiàn)病癥。賓夕法尼亞大學(xué)的一個(gè)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(bào)告解決了這一困惑，證明了發(fā)出刺激的時(shí)機(jī)非常關(guān)鍵。

在大腦記憶區(qū)域運(yùn)轉(zhuǎn)不良時(shí)進(jìn)行刺激，可以提高大腦對(duì)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(shí)進(jìn)行刺激，則會(huì)破壞這一過(guò)程。包括有記憶障礙的人在內(nèi)，大多數(shù)時(shí)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(shuō)：“我們都有狀態(tài)好和狀態(tài)差的時(shí)候，有時(shí)記憶模糊，有時(shí)又異常清晰。我們發(fā)現(xiàn)，在大腦運(yùn)轉(zhuǎn)不暢的時(shí)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)。”麥克·卡哈納與尤瑟夫·埃扎特（Youssef Ezzyat）是這個(gè)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(gè)極其細(xì)致的過(guò)程，而報(bào)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(duì)癲癇病患者；科學(xué)家們?nèi)孕柽M(jìn)行實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證這種方法對(duì)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(shí)機(jī)”的重要性，說(shuō)明這一研究已經(jīng)出現(xiàn)了轉(zhuǎn)機(jī)。

專家表示，對(duì)科學(xué)家們來(lái)說(shuō)，這份新的報(bào)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(shí)檢測(cè)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(shí)，要在幾微秒之內(nèi)發(fā)出脈沖信號(hào)才對(duì)記憶有所助益?？茖W(xué)家們希望這種靈敏定時(shí)電極的植入，能對(duì)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。

一名研究對(duì)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(gè)。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(shuō)：“這份報(bào)告非常了不起，因?yàn)樗C明了為什么這類刺激對(duì)于某些病癥來(lái)說(shuō)是有效的，而對(duì)于其他病癥卻沒(méi)有效果。這份報(bào)告為后續(xù)的研究作出了指引。”布萊德利并未參與此項(xiàng)研究。

國(guó)防部高級(jí)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(shuō)：“在我看來(lái)，這份報(bào)告是解決這類問(wèn)題的一個(gè)突破，它找到了對(duì)腦部進(jìn)行刺激的位置并提高患者的記憶能力?！眹?guó)防部撥款 7700 萬(wàn)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(shí)間，這次的新發(fā)現(xiàn)讓這項(xiàng)研究走進(jìn)了一個(gè)新的篇章。術(shù)前的評(píng)估測(cè)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(shí)間。認(rèn)知科學(xué)家在得到病人許可的情況下，對(duì)病人進(jìn)行記憶測(cè)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(lái)自全美的 20 位專家，這些專家分別來(lái)自美國(guó)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(shuō)出記住的單詞?？茖W(xué)家們?cè)趯?shí)驗(yàn)全過(guò)程對(duì)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(duì)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(gè)參與者都會(huì)加入重復(fù)性的單詞記憶測(cè)試，每次測(cè)試中出現(xiàn)的單詞都有差異。有些記憶測(cè)試在患者受到腦部刺激時(shí)進(jìn)行，無(wú)刺激狀態(tài)下進(jìn)行的測(cè)試則作為參照。研究者們會(huì)對(duì)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(duì)。

研究團(tuán)隊(duì)在對(duì)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(duì)其進(jìn)行刺激，那么患者的記憶會(huì)有所改善，如果在大腦運(yùn)轉(zhuǎn)良好時(shí)進(jìn)行刺激則會(huì)起到相反的作用?？ü{醫(yī)生說(shuō)：“患者的記憶平均會(huì)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(huì)下降 15%到 20%。”

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

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(shí)報(bào)》

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

她說(shuō)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(jué)得非常疲憊，也很擔(dān)心自己的狀況。”她在一年前接受了羅伯特·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(shí)電極的植入表明了與此前研究的差異。2014 年，國(guó)防部曾資助另一團(tuán)隊(duì)，他們直接對(duì)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(shuō)：“在我看來(lái)，這種新方法很顯然昭示了簡(jiǎn)單刺激器時(shí)代的結(jié)束。”

翻譯 熊貓譯社 孫一

題圖來(lái)自 Wikimedia Commons

? 2017 THE NEW YORK TIMES