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根據賓夕法尼亞大學神經科學家團隊在Nature Communications上發表的一項研究，對大腦左側的精確定時電刺激可以可靠而顯著地提高學習和記憶性能高達15％。這是第一次建立連接，並且是恢復活動記憶的目標的一個重大進步，這是美國國防部贊助的項目，旨在開發下一代技術，以改善記憶喪失的退伍軍人的記憶功能。
“我們的研究有兩個新穎的方面，”賓夕法尼亞大學藝術與科學學院心理學系的高級數據科學家，該論文的第一作者Youssef Ezzyat說。“我們開發了一個系統來監測大腦活動並根據受試者的大腦活動響應性地觸發刺激。我們還確定了一種新的應用刺激目標，即左側顳葉皮層。”
在Penn團隊的前期工作中，由心理學和RAM項目主要研究員Michael Kahana和認知神經調節主任Daniel Rizzuto領導，電脈衝定期發送，與受試者學習成功無關。例如，在自由回憶記憶任務期間，研究人員在屏幕上顯示患者要學習的單詞，並且他們對每個其他單詞應用腦刺激以努力改善結果。在這種情況下，刺激不是針對特定的大腦活動模式。
在目前的研究中，他們採取了不同的策略，其中包括在任務期間實時監控患者的大腦活動。當患者觀察並試圖吸收一系列單詞時，計算機跟蹤和記錄大腦信號將根據這些信號進行預測，然後在安全水平上提示電脈衝，並且當參與者最不可能記住時新的信息。
“在患者觀察的每個新詞中，系統將記錄和分析大腦活動，以預測患者是否有效地學習它。當系統檢測到無效學習時，觸發刺激，關閉循環，”Ezzyat說。
在關閉刺激後，系統將再次聽取受試者的大腦活動，等待下一個產生脈搏的合適機會。
該研究涉及25名接受癲癇治療的神經外科患者。患者參加了全國各地的臨床實驗，包括賓夕法尼亞大學醫院，托馬斯傑斐遜大學醫院，德克薩斯大學西南分校，埃默裡大學醫院，達特茅斯 - 希區柯克醫學中心和梅奧診所。作為癲癇的常規臨床治療的一部分，所有受試者已經將大腦植入電極。
為了構建使用大腦活動進行預測的模型，每個參與者在Penn團隊引入任何閉環刺激之前至少在三個45分鐘的會話期間執行了自由回憶記憶任務; 多次會議增加了與無效學習相關的大腦活動反映出真實模式而不是意外曇花一現的信心。然後患者參加至少一次涉及腦刺激的會話。
“通過開發針對患者的，個性化的機器學習模型，”Kahana說，“我們可以編程我們的刺激器，只有在預計內存失效時才能提供脈衝，這使得該技術成為恢復記憶功能的最佳機會。這很重要，因為我們從早期的工作中知道，在功能良好的時期刺激大腦可能會使記憶更糟。“
根據這一發現，這項為期四年的RAM項目更接近完全植入式神經監測和刺激系統。研究人員表示，他們相信這種刺激的治療效果很有潛力，特別是對於患有創傷性腦損傷和阿爾茨海默病的人。
“現在我們更準確地知道，”Rizzuto說，“在哪裡刺激大腦，以增強記憶障礙患者的記憶，以及何時刺激，以最大限度地發揮作用。”
托馬斯傑斐遜大學醫院的臨床研究調查員邁克爾斯珀林補充說：“我們現在能夠監測大腦何時偏離正軌並使用刺激來糾正軌跡。這一發現不僅耗費了大量精力研究人員以及我們的患者，他們非常致力於參與這個項目，以便其他人可以得到幫助。“#清風計劃#
更多信息： Youssef Ezzyat等。顳顳皮質的閉環刺激挽救功能網絡並改善記憶，Nature Communications（2018）。DOI：10.1038 / s41467-017-02753-0
期刊信息： 自然通訊
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