【前沿】Science:脑部电流刺激可以改善记忆力

智能感知人机交互实验室2018-05-15 12:12:35






美国西北大学医学院最新研究结果显示颅磁刺激通过用磁脉冲(Transcranial Magnetic Stimulation,TMS)进行非损伤性电流传送来刺激特定脑区,可改善记忆,为治疗由中风、早期阿兹海默病、创伤性脑损伤和心跳骤停等引起的记忆损伤,以及健康老龄化中的记忆问题治疗提供了新思路。该研究成果于2014年8月29日发表于Science期刊。






之前的研究中,TMS的应用仅局限在试验中,用于临时改变脑功能以改善其表现,比如使人受到脑部刺激时更快地完成按键动作。海马体(hippocampus)是与记忆相关的关键脑区。而精神疾病患者因脑区和海马体不能协同作用,所以记忆和认知功能受到影响。然而,由于海马体在脑部很深的位置,磁场无法穿透,一般无法实现直接用TMS刺激海马体。




实验流程:





图一 1 把海马皮质作为网络刺激目标


A 对于每个被试,在顶骨的刺激位置选择的是基于功能性核磁共振成像显示的,与目标海马部位面积最大的联结部位,并且刺激的实施基于核磁共振扫描的指示。


B 刺激周期和虚假周期(没有实际操作TMS,只是做出假象,避免安慰剂效应)的顺序被平衡。最终对于记忆改善的评估是在最后一次刺激任务的24小时之后。






使用面孔-词汇联想记忆测试来看被试记忆力的改善程度,结果显示刺激组有显著提高,图D显示了通过刺激导致与海马连接性增强的脑区,图D显示了脑区与海马的连接性与记忆的关系呈正相关关系。






此次研究,研究人员通过MRI扫瞄记录的脑部血流间接检测方法,确定一个距离颅骨表面仅1厘米且与海马体紧密相连的浅脑区,发现直接刺激该区域能引发刺激海马体。并且通过对16名年龄在21~40岁之间的健康成年人进行脑刺激和记忆测试,发现刺激使得脑部不同的区域之间以及其他区域与海马体之间协调性更好,从而提高参与者在记忆测试中的表现,即提高人们学习新事物的能力。可见,TMS可使人脑记忆功能在不依赖手术和药物的情况下特异性地改变,对于治疗记忆紊乱非常有潜力。


研究人员认为,由于药物的靶标种类繁多,很难从中筛选出和记忆相关的受体,所以目前还没有像TMS这样特异性针对记忆网络的药物。在之后的试验中,研究人员将会研究电刺激对罹患早期记忆丧失的人的影响,但在这之前需要几年的时间来确定这种方法对阿兹海默病患者或者类似的记忆紊乱患者是否安全有效。



参考文献

Targeted enhancement of cortical-hippocampal brain networks and associative memory,JX Wang,LM Rogers,EZ Gross,AJ Ryals,ME Dokucu,science, , 2014, 345(6200):1054-7



本文转自“神经科技”



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