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科学家实时监控大脑重播的记忆

在一项对癫痫患者的研究中,美国国立卫生研究院的研究人员在患者进行记忆测试时监测了成千上万个称为神经元的单个脑细胞的电活动。他们发现,当患者学会一个单词对时,在他们成功记住该单词对之前的几分之一秒内,发生了细胞的发射模式。该研究是美国国立卫生研究院临床中心试验的一部分,该试验针对不能通过药物控制癫痫发作的耐药性癫痫患者。

医学博士Kareem Zaghloul博士说:“记忆在我们的生活中起着至关重要的作用。就像音符被记录在唱片上的凹槽中一样,我们的大脑似乎将记忆存储在可以反复播放的神经激发模式中。”是美国国立卫生研究院(NIH)国家神经疾病和中风研究所(NINDS)的神经外科医生研究人员,该研究的高级作者发表在《科学》杂志上。

Zaghloul博士的团队一直在记录暂时居住在外科手术植入电极上的耐药性癫痫患者的电流,这些电极旨在监测大脑活动,以期查明患者癫痫发作的来源。这个时期也为研究记忆过程中的神经活动提供了机会。在这项研究中,他的团队研究了用于存储我们过去经历的记忆的活动,这些活动被科学家称为情景记忆。

1957年,癫痫患者HM的病例在记忆研究方面取得了突破。HM因手术切除部分大脑以停止癫痫发作而无法记住新的经历。从那时起,研究就指出了这样一种想法,即情景记忆被存储或编码为神经活动模式,当人们听到诸如熟悉的气味或朗朗上口的曲调之类的东西时,大脑就会对其进行重放。但是究竟如何发生还不得而知。

在过去的二十年中,啮齿动物的研究表明,大脑可能以独特的神经元激发序列来存储记忆。加入Zaghloul博士的实验室后,Alex P. Vaz,理学士,医学博士。北卡罗来纳州达勒姆市杜克大学的一名学生,这项研究的负责人决定在人类中测试这个想法。

生物工程师瓦兹说:“我们认为,如果仔细研究从患者那里收集到的数据,我们也许能够发现人类记忆与神经元放电方式之间的联系与啮齿动物相似。”解释了人体产生的电信号的含义。

为此,他们分析了位于前颞叶,大脑语言中心的单个神经元的放电模式。当患者坐在屏幕前并被要求学习单词对时,记录电流,例如“蛋糕”和“狐狸”。研究人员发现,单个神经元的独特发射模式与学习每个新单词模式有关。后来,当向患者显示一个单词(例如“蛋糕”)时,在患者正确召回配对的单词“ fox”之前的几毫秒内,重放了非常相似的触发方式。

Zaghloul博士说:“这些结果表明,我们的大脑可能会使用不同的神经突刺活动序列来存储记忆,然后在我们记住过去的经历时重播它们。”

去年,他的研究小组表明,在我们正确记住某些东西之前几秒钟,可能会在大脑中出现称为波的电波。在这项研究中,研究小组发现了颞叶前部记录的波纹与学习和记忆过程中出现的尖峰模式之间存在联系。他们还表明,在学习过程中,在另一个称为内侧颞叶的区域记录的涟漪稍早于在前颞叶看到的射击方式的重放。

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