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大脑植入物通过记录和回放恢复大鼠记忆

探索突破性的记忆植入技术,该技术可以恢复失去的记忆并促进新学习,正如最近在大鼠研究中所展示的那样。

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新闻焦点:科学家们已经开发出一种大脑植入物,可以恢复失去的记忆并巩固新的记忆。该植入物最近在大鼠的一项研究中得到了测试,它通过记录和回放海马体(大脑的长期记忆中心)中神经元的电活动来恢复记忆。尽管该设备离在人类中使用还很遥远,但它是迈向能够帮助患有痴呆症或中风患者的记忆增强植入物的重要一步。 原理:

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  • 大鼠首先练习一项简单的记忆任务:要获得清爽的饮用水,请按下笼子里的一个杠杆,然后——在短暂的干扰后——按下另一个杠杆。它们必须记住已经按过的杠杆,才能知道第二次该按哪个杠杆。

  • 当大鼠执行这项记忆任务时,一系列电极记录了海马体两个亚区域——CA1 和 CA3——之间的信号。这两个亚区域参与将新信息存储到长期记忆中。

  • 随后,研究人员给大鼠注射了一种药物,阻止 CA1 和 CA3 之间的交流。大鼠仍然知道任务的基本规则——按下这个杠杆再按那个杠杆,然后喝水——但无法记住它们已经按过哪个杠杆。

  • 然而,当科学家们回放之前记录的来自 CA1 的神经信号时,大鼠再次记起了它们按过的杠杆,并按下了另一个杠杆。

  • 当研究人员给未服药的大鼠回放信号——放大来自 CA1 的正常信号——大鼠犯的错误更少,并且能更长时间地记住它们按过的杠杆。

背景信息

  • 该植入物基于其他神经假体相同的原理运行,使用电信号与神经系统进行通信。但是,这个系统不是将信号从大脑发送出去以控制假肢手臂电脑光标,而是将信号发送到大脑的另一部分。

未来展望

  • 研究人员计划尽快在灵长类动物身上测试该植入物

  • 最终目标是为人类患者开发记忆增强植入物——但这比简单地扩大用于大鼠的电极阵列要复杂得多。我们的记忆细节要丰富得多,而不仅仅是简单的杠杆按压任务,这意味着记录和回放它们——甚至弄清楚如何做到——都不会那么容易。此外,这项技术依赖于回放已经记录过的神经信号;在已经有严重记忆缺陷的患者中,记忆痕迹可能太弱而无法记录。

参考文献:Theodore W Berger, Robert E Hampson, Dong Song, Anushka Goonawardena, Vasilis Z Marmarelis, & Sam A Deadwyler. "A cortical neural prosthesis for restoring and enhancing memory." Journal of Neural Engineering, June 15, 2011. DOI:10.1088/1741-2560/8/4/046017

图片:Flickr / asplosh

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