【比銀杏更好的選擇】美團隊研發海馬迴義肢系統,再也不怕忘記交往紀念日

【我們為什麼挑選這篇文章】怕記憶力跟年紀成反比成長嗎?

年紀越大記憶力反而越來越衰退,未來若社會邁向高齡化,不免讓人擔心長壽是否只是年紀的徒增而無意義,現在美國團隊研發出實質可增加記憶力的技術,這我很需要啊!(責任編輯:洪啟睿)

記憶是一個複雜和微妙的系統,由感官、短期和長期三個部分組成。

感官記憶 是指訊息經由感官接受後,能短暫儲存於大腦 1~ 2 秒之間,也就是瞬間記憶。若對訊息繼續加以注意, 即可經由感官記憶進入短期記憶。
短期記憶 能保存約 1 分鐘以內的記憶, 容量有限。但已足以使人選擇所要保留的訊息。

長期記憶 包含了過去 1 分多鐘所記得的一切、對事實或抽象概念、事件和經驗的回憶、生活的技巧,而且它擁有非常大的容量,能夠長久儲存訊息,甚至可能是永遠的。

記憶形成與海馬迴有關

這些記憶都與大腦顳葉中 (temporal lobe) 的海馬迴 (Hippocampus) 有很大的相關性。早於 1985 年,Henry Molaison 因癲癇手術切除海馬迴,卻產生嚴重的失憶症,不僅手術之前時期記憶消失,手術後也無法形成新的長期記憶。

美國加州大學伯克利分校的語言神經理論 (Neural Theory of Language) 研究中,也曾利用電腦模擬海馬迴處理 「情節記憶」(episodic memory),當資訊進入海馬迴之後,會不斷地回饋,而在過程中,會將錯誤的資訊捨棄,加強正確的資訊,最後形成穩固的情節記憶。

此外,阿茲海默症患者的海馬迴往往會受到異常的斑塊 (plaques) 及神經纖維糾結 (neurofibrillary tangles) 侵害而受損,使得患者逐漸失憶。

在記憶形成中,海馬迴的内嗅皮質 (entorhinal cortex, EC) 接受外來訊號,再由齒狀迴 (dentate gyrus, DG) 經 CA3 腦區的突觸前神經元 (presynaptic neuron) 傳至 CA1 腦區的突觸後 (postsynaptic) 神經元,形成三突觸迴路 (trisynapticcircuit), 最後形成記憶。

海馬迴義肢系統增加癲癇患者的記憶力

如果一個人工晶片置入於你的大腦裡,並監控你的每一個記憶,進而增加你的記憶力嗎?這個概念可能聽起來像科幻小說,由維克森林浸信會醫學中心 (Wake Forest
Baptist Medical Center) 和南加州大學 (University of Southern California) 醫學院
Robert Hampson 教授所率領的研究團隊於《Journal of Neural Engineering》發布最
新的研究結果,可望實現了這個夢想,他們利用海馬迴義肢 (Prosthetic) 系統,成功加強了人類的記憶。

該研究團隊招募 15 名接受癲癇治療的患者,這些患者正參與診斷性腦圖測量程序,並且透過手術將電極植入他們大腦的不同部位,包括海馬迴以及其他參與形成新記憶的大腦部分,來找出他們癲癇發作的起源。當患者沒有接受其他治療時, 他們自願與
Hampson 的研究團隊一起測試記憶迴義肢系統。

該研究團隊將電極置於海馬迴的 CA3 和 CA1 區域。接著進行一個記憶相關的電腦測
試,研究團隊再記錄海馬迴區域的神經元活動。該測試是一個基本的記憶挑戰,電腦
螢幕先顯示了一個簡單的圖像,例如色塊。然後簡單地將螢幕遮住 2 分鐘到 75 分
鐘,接續再要求患者從四張或五張圖片中,挑選出相同的圖像。

該研究團隊也持續監測每個人的大腦活動,當患者正確辨識時,他們有效地擊中附著
在記憶編碼區域的電極的“記錄”,並捕獲組成該記憶的電活動模式。

讓患者再次重複這項任務,再加上回放神經活動以增強他們的記憶時,此時患者的記憶力在 2 分鐘間隔組別平均增加 37%,在 75 分鐘間隔組平均增加 35%。

Hampson 教授指出,由於該研究的樣本量很小,加上每個病人也有先植入其他電極來治療其他病症,因此下一步計畫招募沒有癲癇或已有神經植入物的受試者進行相同
的試驗,期望能複製同樣的結果。

但我們最終的目標, 透過該大腦義肢系統來幫助曾創傷性腦損傷、中風、因老齡化或老年癡呆症或其他因素引起記憶力喪失的患者。

參考資料:

1. Ann N Y Acad Sci. 2016 Apr;1369(1):76-92
2. Robert EH, et al. J. Neural Eng; Published 28 March 2018; DOI:
10.1088/1741-2552/aaaed7
3. Front Neurol Neurosci. 2014;34:95-108.
4. PNAS October 21, 2014. 111 (42) 15238-15243

5. http://www.dailymail.co.uk/health/article-5551403/Prosthetic-MEMORY-strengthen-broken-connections-help-patients-recall-

6. https://www.semanticscholar.org/paper/From-transient-patterns-to-persistent

 

(本文經投稿作者 基因線上 授權刊登,並同意 TechOrange 編寫導讀與修訂標題,原文標題為《海⾺迴義肢系統 可望成為健忘族新救星?!》。意投稿者可寄至:[email protected],經編輯檯審核並評估合宜性後再行刊登。

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