研究者已经开发出了第一个记忆假体装置——一种在老鼠中恢复失去的大脑功能、并改进了短期记忆力的神经移植体。尽管人类试验还是一个遥远的目标,但是这个移植体提供了有力证据:大脑复杂的神经密码能够被翻译和复制,用以提高认知功能。
此装置结合了数学和神经科学,是由一个微芯片和一组32个电极组成。装置的核心是一个运算法则,该法则可破译和复制在大脑皮层中传递的神经密码。通过此移植体恢复的功能是有限的——老鼠能够记住操作杆中哪两个是它们按过的。不过,此装置的创造者们相信:基于相同原理的装置,最终有一天会被用于唤起那些患有中风、痴呆、或其他脑损伤病人的记忆力。
维克森林大学(Wake Forest University)的神经生理学家塞缪尔·戴德维勒(Samuel Deadwyler),首先训练老鼠接连地按两个不同的操作杆。当一个操作杆被放到老鼠面前时,老鼠学习按这个操作杆,在延迟一段时间以后,它们便牢记按过的那一个操作杆,然后在第二轮时间周期中选择另外一个操作杆进行训练。当老鼠执行这项任务的时候,两组极小的电极记录了左右两边海马区上单个神经元的活动。海马区是大脑中的一个区域,当信息通过多个大脑层时,该区域通过信息处理来加强短期记忆。一组16个的电极——右边8个,左边8个——被用来监测海马区中一个被称为CA3层的区域上神经元所发出的信号,同时,另外16个电极监测CA1层上神经元接受的神经信号。
戴德维勒与南加州大学的生物医学工程师和神经学家西奥多·贝尔格(Theodore Berger)一起,描绘出了与正确反应相联系的神经活动模式——表明了牢固短期记忆的形成。研究者们以相同的模式刺激神经,并对老鼠进行重复试验。这一次,老鼠较少犯错,而且即便是在更长的间隔之后,它们还可以记得要按哪一个操作杆。当研究者对其实施进一步的处理时,即通过神经阻塞剂阻止记忆形成,他们发现,如果老鼠受到是这种神经脉冲形式的刺激,它们还是可以“记得”按哪一个操作杆。
“这是对我们现有能力的一个令人兴奋的证明。我们不仅可以解读大脑的神经活动,而且还能控制它。”加州大学洛杉矶分校(University of California, Los Angeles)的神经学家和退休教授查尔斯·威尔逊(Charles Wilson)说。他没有参与此项研究。“希望的话,这个装置将来可能在临床上会非常有用。”
创造这个假体的部分挑战在于开发一种最终能够辅助记住很多类型记忆的装置。这需要复制海马区神经活动方面的知识。海马区是将记忆向前传递到大脑的长期记忆中,把它们翻译成长期记忆可以储存的形式,而不是储存特定的记忆。类似的,此运算法则也不储存特定的事例——如何刷牙、如何找到回家的路——而是创造一组与在声音识别程序中可能用到的将一种语言翻译成另外一种语言的相差不多的规则。“我们并不尝试理解这种语言,”贝尔格说。“而是,我们在听到东西的基础上,能在两种语言都不懂的情况下,将一些东西从俄语翻译成中文吗?”
贝尔格和戴德维勒现在正在致力于增加他们能够监测的神经元数量和将他们的研究转移到非人类灵长动物身上——通往开发人类移植体的长途征程上的下一步。“我们已经拥有了在人类身上记录和刺激单个神经元的技术和能力;这些要素已经掌握了。”威尔逊说。“而此装置可以在动物身上起作用的事实,给了我提示:类似的装置也可能用于人类。”
“记忆假体”唤醒你
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