芝加哥西北大學(xué)醫(yī)學(xué)院一項(xiàng)新的研究表明,通過使用非侵入性的磁脈沖電流刺激大腦特定的區(qū)域,即經(jīng)顱磁刺激,這種刺激可以增強(qiáng)記憶力。這項(xiàng)研究將在8月29日發(fā)表在《科學(xué)》雜志上。
這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)為治療由于中風(fēng)、阿茲海默癥早期患者、外傷性腦損傷、心搏停止及由老齡化引起的記憶力障礙和記憶損傷,開辟了一個(gè)新的可能的領(lǐng)域。
西北大學(xué)費(fèi)恩伯格醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)社會(huì)科學(xué)助理教授,資深作者喬爾·沃斯(Joel Voss)說:“我們首次展示不需要借助手術(shù)和藥物,就可以具體的改變成人大腦的記憶功能,但這不能被證明有效。這種非侵入性刺激可以提高學(xué)習(xí)新事物的能力。它在治療記憶障礙方面有巨大的潛力。”
此項(xiàng)研究首次解釋了記憶事物需要大腦許多區(qū)域與記憶的關(guān)鍵區(qū)域——海馬體進(jìn)行合作,就像交響樂團(tuán)一樣。電刺激就相當(dāng)于給大腦區(qū)域一個(gè)更優(yōu)秀的指揮家,這樣他們就可以演奏出更加和諧的交響樂。
喬爾·沃斯說:“這就像我們用里卡多·穆蒂(Riccardo Muti)是芝加哥著名的交響樂指揮家)替換一個(gè)很平庸的指揮家,交響樂團(tuán)的表演會(huì)更好一樣,使用刺激之后,我們大腦的各個(gè)區(qū)域也會(huì)更好的合作。”
這種方法在治療精神疾病方面也有很大的潛力,如精神分裂癥這些大腦其他區(qū)域與海馬體運(yùn)轉(zhuǎn)不同步,影響記憶和認(rèn)知的精神疾病。
經(jīng)顱磁刺激可以提高記憶力
北方醫(yī)學(xué)的課題第一次證明經(jīng)顱磁刺激在治療很久之后,仍然可以提高記憶力。過去,經(jīng)顱磁刺激在測試中只能暫時(shí)改變大腦功能,提高記憶力,比如,讓受試者在接受刺激之后能更快按下按鈕。此次研究表明,經(jīng)顱磁刺激在刺激之后至少24小時(shí)內(nèi)可以提高記憶力。
尋找最佳刺激點(diǎn)
想用經(jīng)顱磁刺激直接刺激海馬體是不太可能的,因?yàn)楹qR體在大腦深處,磁場很難穿透。所以沃斯和他的同事們用核磁共振掃描,找到距離腦殼僅僅幾個(gè)厘米的表面大腦區(qū)域,這個(gè)區(qū)域與海馬體的關(guān)聯(lián)性非常大。他想知道是否刺激此點(diǎn)就會(huì)刺激到海馬體,結(jié)果是肯定的。
沃斯說:“找到刺激作用如此特別的點(diǎn)還是令人很興奮的。”
當(dāng)使用經(jīng)顱磁刺激的方式刺激最佳點(diǎn)時(shí),大腦的各個(gè)區(qū)域包括海馬體的同步性越來越好了,正如核磁共振機(jī)內(nèi)的受試者提供的數(shù)據(jù)一樣,這些血流的記錄可以間接作為神經(jīng)活性的計(jì)量方法。刺激大腦內(nèi)越來越多的區(qū)域團(tuán)結(jié)協(xié)作,就會(huì)使人們更容易學(xué)習(xí)新知識。
研究是如何開展的
科學(xué)家們招募了16名年齡在21歲-40歲之間的健康成人。每個(gè)人都安靜的躺在核磁共振機(jī)上,記錄十分鐘大腦活動(dòng)情況和他們大腦詳細(xì)的解剖圖像。做這種記錄,研究者想確定每個(gè)人的大腦結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò),包括記憶力和與海馬體良好的聯(lián)系。每個(gè)人的大腦結(jié)構(gòu)都有些細(xì)微的差別,而且位置也會(huì)有幾厘米的不同。
沃斯說:“為了更好的對目標(biāo)進(jìn)行刺激,我們必須確定每個(gè)人的大腦空間,因?yàn)槿藗兊拇竽X千差萬別。”
每一位參與者都要接受記憶力測試,比如要求參與者學(xué)習(xí)并記住一些沒有固定聯(lián)系的面孔和單詞。在評估他們基礎(chǔ)的記憶情況之后,參與者會(huì)接受連續(xù)五天,每天20分鐘的大腦刺激。
在實(shí)驗(yàn)周內(nèi),他們還要接受核磁共振掃描,并會(huì)被測試對于新的無固定聯(lián)系的面孔和單詞的記憶情況,來觀察他們在接受刺激之后記憶力的變化情況。然后,在最終刺激之后的至少24小時(shí)以后,再次進(jìn)行測試。
至少一周之后,新的實(shí)驗(yàn)將繼續(xù),但是此次會(huì)用安慰劑來代替刺激。此次研究中,參與者被平均分為兩組,真正刺激和安慰劑使用在兩組中順序不一樣,而且參與者對于刺激還是安慰劑毫不知情。
兩個(gè)組在大腦刺激之后,在記憶力測試中都表現(xiàn)更好。參與者記憶提高需要3天的刺激。
沃斯說:“參與者在刺激之后會(huì)記得比以前更多的面孔-單詞組合,這就意味著他們的學(xué)習(xí)能力提高了。這種改變在安慰劑組合其他對照實(shí)驗(yàn)中都沒有出現(xiàn)。”
此外,核磁共振表明刺激會(huì)使大腦各個(gè)區(qū)域之間,以及與海馬體之間的運(yùn)行更加同步。同步性和兩個(gè)特定部分的連接性改善越多,參與者在記憶力測試中的表現(xiàn)就越好。沃斯說:"刺激之后,越多的大腦區(qū)域進(jìn)行合作,參與者就會(huì)學(xué)習(xí)更多的面孔-單詞組合。"
著名的作者,費(fèi)恩伯格醫(yī)學(xué)院沃斯實(shí)驗(yàn)室的博士后研究員簡·王(Jane Wang)認(rèn)為使用經(jīng)顱磁刺激的方式來刺激記憶力有很多的好處。王(Wang)說:“沒有一種藥物可以像經(jīng)顱磁刺激這樣準(zhǔn)確作用于記憶網(wǎng)絡(luò)中的具體某個(gè)部分。他們有很多不同的目標(biāo),但是找到一個(gè)涉及記憶的受體非常不容易。”
前景
沃斯說:“這項(xiàng)研究為治療記憶開辟了新的領(lǐng)域,我們將嘗試提高人體的記憶功能,為需要記憶改善的人帶來福音。”
他現(xiàn)在的研究是針對有正常記憶的人群,在這些人群中他沒有期待有很大的改善,因?yàn)樗麄兊拇竽X運(yùn)轉(zhuǎn)已經(jīng)非常高效了。
沃斯說:“但是對于大腦損傷和記憶障礙的人來說,他們的大腦網(wǎng)絡(luò)是被破壞的,對于他們來說即使是小小的改變也可能會(huì)對大腦功能有很大的提高。”
在即將開始的試驗(yàn)中,沃斯將研究電流刺激對于早期失憶患者的影響。
最后沃斯警告說,需要通過長期的實(shí)驗(yàn),才能確定經(jīng)顱磁刺激這種手段,對于阿茲海默癥患者和記憶障礙患者,是否安全有效。