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 一種針對個人大腦活動量身定制的算法表明，它可以通過電擊提升記憶力。 屏幕上的圖形只出現(xiàn)了一小會兒，只夠這位受試者勉強(qiáng)記住。與此同時，一個電信號從她頭骨周圍穿過，向下途徑一層溫暖的大腦灰質(zhì)，傳遞到大腦中心附近的一系列電極之上。它們以一種精心控制的脈沖模式，不斷發(fā)出電擊。圖形從屏幕上消失了，一分鐘后它重新出現(xiàn)，這一次混在了其他一些抽象圖形當(dāng)中?；颊咄ｎD了一下，認(rèn)出了原來的圖形，用手指出了它。 這位患者的表現(xiàn)令人刮目相看，倒不是因為她能夠記住之前看到的圖形，而是因為她的記憶力足夠強(qiáng)大。平均而言，在有大腦脈沖信號幫助的情況下，她和另外七名受試者在記憶測試中的表現(xiàn)要比沒有脈沖信號時高出37%——他們也因此成為了地球上第一批通過定制神經(jīng)假體來提升記憶的人類。 從技術(shù)角度來說，這里討論的大腦增強(qiáng)器正式名稱是“閉環(huán)海馬神經(jīng)假體”。之所以叫做“閉環(huán)”是因為，在患者大腦與它所連接的計算機(jī)之間，信號幾乎是實時來回傳遞的。而叫“海馬”則是因為，這些信號的起點和終點都位于受試者的海馬體內(nèi)部。（海馬體是大腦中一個形似海馬、對記憶形成至關(guān)重要的腦區(qū)。）“我們正在研究，當(dāng)記憶被編碼、為存儲做準(zhǔn)備時，這個腦區(qū)的神經(jīng)元是如何激發(fā)的?！本S克森林大學(xué)浸信會醫(yī)學(xué)中心的神經(jīng)科學(xué)家羅伯特·漢普森（Robert Hampson）說。他也是上述實驗研究論文的第一作者，論文發(fā)表在最新一期的《神經(jīng)工程學(xué)雜志》上。
 通過區(qū)分那些與成功編碼記憶有關(guān)的模式與不成功的模式，漢普森和同事們開發(fā)了一套系統(tǒng)，可以提升受試者在視覺記憶任務(wù)中的表現(xiàn)?！拔覀兯茏龅木褪谴_定什么能夠產(chǎn)生正確的模式，什么會導(dǎo)致錯誤的模式，然后使用微伏級的電刺激來增強(qiáng)正確的模式。通過這種方式，受試者在情景記憶測試中的記憶喚起能力得到了提升?！睋Q句話說，他們通過個性化的電流模式來刺激患者大腦，由此增強(qiáng)了他們的短期記憶。 目前，他們用于驗證概念的假體還置于患者頭部之外，是通過電線跟大腦連接在一起的。但未來，漢普森希望外科醫(yī)生能夠把類似的裝置完全植入頭骨之內(nèi)，就像神經(jīng)起搏器一樣。它可以增強(qiáng)大腦的各種功能，不僅能用于癡呆患者和腦損傷患者，也能用于健康人。 如果說，未來植入神經(jīng)假體的可能性讓你感到遙不可及，那么來看看漢普森已經(jīng)取得的進(jìn)步吧。從上世紀(jì)80年代開始，他就一直在研究海馬體中的記憶形成。大約20年前，他與南加州大學(xué)的神經(jīng)工程師西奧多·伯格（Theodore Berger）取得聯(lián)系，后者一直在研究如何對海馬體活動進(jìn)行數(shù)學(xué)建模。自那以后，兩人一直在合作。在早期研究中，他們通過腦組織切片證明了神經(jīng)假體的潛力。2011年，他們在活鼠身上完成了實驗。幾年后，他們又在活猴子身上取得了成功。現(xiàn)在，他們終于在人類身上做到了。 “從某種意義上說，神經(jīng)假體研究已經(jīng)達(dá)到了巔峰。”漢普森說，“但從另一個角度看，這只是開始。人的記憶是非常復(fù)雜的過程，我們還有很多東西要學(xué)習(xí)，我們現(xiàn)在的理解只是皮毛而已。” 為了在人類受試者身上測試自己的系統(tǒng)，研究人員招募了癲癇患者；這些患者的海馬體中已經(jīng)植入了電極，用以監(jiān)測與癲癇發(fā)作有關(guān)的腦電活動。通過借用這些診斷設(shè)備，漢普森和同事們得以記錄腦電活動，并在隨后激發(fā)這類活動。 研究人員并非隨意電擊受試者的大腦。他們先讓受試者進(jìn)行上述視覺記憶測試，記錄下受試者海馬體中的活動，然后再據(jù)此確定何時、向何區(qū)域發(fā)出刺激。這是對工作記憶的一種評估——所謂工作記憶，是對信息進(jìn)行短期儲存的記憶系統(tǒng)，比如我們會用它來記憶某個驗證碼，過幾秒鐘后就會使用。 在整個過程中，電極都在記錄大腦的活動，追蹤患者在答對和答錯時海馬體中的神經(jīng)激發(fā)模式。通過這些模式，伯格和南加州大學(xué)的生物醫(yī)學(xué)工程師宋東（Dong Song，音）一起創(chuàng)建了一個數(shù)學(xué)模型，它可以預(yù)測每個受試者在成功的記憶形成過程中，海馬體神經(jīng)元是如何激發(fā)的。如果你能預(yù)測這些活動，就意味著你可以刺激大腦來模擬這種記憶形成方式。 刺激患者的海馬體對長期記憶也能產(chǎn)生類似影響。（長期記憶是指，比如你能記得離開商店時把車停在哪里。）在另一項測試中，漢普森團(tuán)隊先是向受試者展示了圖形，30-60分鐘后，再要求他們在一系列圖形中找出之前看到的那張。平均而言，受試者在接受刺激后，記憶表現(xiàn)提高了35%。 這種效果給研究人員帶來了震撼。“對于記憶提升，我們并不感到驚訝，因為我們在初期的動物研究中已經(jīng)獲得了成功。我們的驚訝之處在于記憶提升的幅度?！睗h普森說，“患者進(jìn)行實驗時，我們已經(jīng)可以看出，他們的表現(xiàn)變得更好了。但直到我們回去分析了結(jié)果之后，我們才意識到，他們有了如此大幅度的提升?！?/p> 這項研究成果也引起了其他研究人員的關(guān)注。 “失去記憶和失去編碼新記憶的能力是毀滅性的。我們之所以是我們，就是因為我們在一生中形成的記憶?！彼固垢４髮W(xué)的精神病學(xué)家、神經(jīng)學(xué)家羅伯·馬倫卡（Rob Malenka）表示。他本人沒有參與這項研究。他說，“這種令人興奮的神經(jīng)修復(fù)方法幾近科幻，它擁有巨大的潛在價值。”（此前，馬倫卡對神經(jīng)假體研究表達(dá)過謹(jǐn)慎樂觀的態(tài)度，他曾在2015年指出，將這項技術(shù)從動物轉(zhuǎn)化到人類身上將是“一次巨大的飛躍”。）不過，他也表示，保持清醒的頭腦非常重要?！斑@種方法當(dāng)然值得孜孜以求，但我認(rèn)為，要把它變成在大規(guī)?；颊呷后w中使用的常規(guī)方法，還需要數(shù)十年時間?！?/p>
 不過，如果擁有足夠的支持，那可能會更快變成現(xiàn)實。 Facebook正在研究腦機(jī)接口，伊隆·馬斯克（Elon Musk）也在做同樣的事情。伯格曾擔(dān)任過一段時間的Kernel首席科學(xué)官，這是一家雄心勃勃的神經(jīng)技術(shù)初創(chuàng)公司，由企業(yè)家布萊恩·約翰遜（Bryan Johnson）領(lǐng)導(dǎo)。“最初，我對跟Kernel合作抱有很大的期望?！辈裾f，“對于這項研究的潛在價值，我們都很興奮，而且約翰遜也愿意投錢進(jìn)來。” 但隨后，兩人的合作終結(jié)了，就在Kernel進(jìn)行首次臨床試驗期間。伯格拒絕透露其中的細(xì)節(jié)，只是說約翰遜——要么出于自大，要么出于無知——想要的進(jìn)展太快了。（約翰遜拒絕了本文的置評請求。） 但伯格肯定約翰遜的一個地方在于，他愿意投入資金來加快神經(jīng)修復(fù)術(shù)的研究。為了進(jìn)行伯格和漢普森希望開展的研究，他們需要更小、更高分辨率的傳感器，需要新的實驗方法以及前所未有的受試者協(xié)議，而這一切都需要時間和金錢才能實現(xiàn)。但是，爭取研究經(jīng)費(fèi)的難度很大，即便是向美國國防部高級研究計劃局（DARPA）這樣的機(jī)構(gòu)爭取，也是如此。伯格和漢普森的研究主要是由DARPA的“修復(fù)主動記憶”項目提供資助。 但你知道誰有錢嗎？科技行業(yè)啊。所以，當(dāng)我問伯格是否考慮過將來跟硅谷企業(yè)家合作時，他絲毫沒有遲疑。 “當(dāng)然?！彼f，“我很期待。” 翻譯：何無魚 校對：其奇 編輯：漫倩 來源：WIRED
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