2013突破性科学技术之“记忆植入体”

2013-5-06 09:53 来源: tech2ipo
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  记忆植入(Memory Implants),是《MIT科技评论》评选的2013年十大突破科技之一。

  “你可以把记忆移植给我吗?”一位“异类”神经系统科学家认为他已经成功揭秘人脑长时记忆储存的原理。

  希欧多尔·伯杰是美国南加州大学的生物医药工程师和神经系统科学家,构想出不久的将来因脑部受损而失忆的病人可以通过植入电子芯片重新获得记忆。身患阿尔兹海默症或因中风、物理损伤的而导致失忆的人,他们的大脑神经无法与脑海中的长时记忆区取得联系。伯杰在过去的20年里研发出了可以模拟人脑神经信号传递的电子芯片,如果该芯片的电子信号可与人脑神经系统匹配,那么这个芯片就可以让失去记忆的人重新回忆起失忆前的时间超过一分钟的经历和知识,即长时记忆。伯杰最终希望可以通过将这种芯片植入到大脑中让失忆病人完全重获失去的长时记忆。

  但是这种观点因为极为大胆,所以与神经科学的主流观点并不相容,伯杰的许多同事也认为他的想法太疯狂了。伯杰笑着说:“他们说我很早之前就疯了。”但是根据伯杰和他的团队最近在实验中取得的成功,他的想法即将摆脱“疯狂”的帽子,逐渐成为神经科学领域一个前沿科研亮点。

  在最近的实验中,伯杰和他的实验团队发现将电脑芯片与小白鼠和猴子的大脑连接之后,其所模拟的电子信号与神经网所传递的电子信号一致,可以让实验动物“重拾”记忆。2012年秋天,伯杰团队发表文章阐述了如何让失忆的猴子重新获取“丢失”的长时记忆。

  在此之前,伯杰和同事已经成功地解码了在海马大脑中传递的部分神经信号,并利用电子芯片模拟信号在老鼠、兔子等实验动物上进行了实验,结果都是成功的。海马的神经信号可以让脑损伤的老鼠、兔子重获失去的记忆。伯杰希望这样的研究成果能变成新一代的假体,即“记忆假体”,让脑损伤的病人在模拟神经信号的帮助下站立、行走,甚至重新获得学习能力。

  记忆假体听起来似乎很远,但是一定是神经系统科学未来发展之路,人工耳蜗已经让20万聋人重获听力,植入式电极已经可以让瘫痪病人移动手臂,视网膜假体也可以让盲人获得部分视力。

  伯杰和同事计划在未来两年开始在动物身上进行“记忆假体(memory implants)”实验,同时证明适用于海马的电子芯片也可以用于其他动物。而在芯片中所存储的,是科研人员经过无数次实验得来的数学公式,可以用来解码神经网络中传递的电子信号。不过,目前所能解码的电子信号数量并不多,而且仅限于实验中的特定行为和任务所涉及的电子信号。

  伯杰认为,虽然现在可以移植的记忆并不多,但却已经证明:海马脑子里的神经信号是可以被移植到其他动物脑中的。“我们之后或许可以建立一个适用多种场景或大多数场景的模型,利用模型中获取的神经信号来帮助那些记忆受损的人重获记忆,改善生活质量。如果我们的研究成果最终可以帮助人们重新习得生成日常生活中大多数长时记忆的能力,那么我,以及大多数病人真的会很开心的。”

  尽管存在不确定性,伯杰和他的同事依旧希望可以在人脑上进行实验。伯杰正在与南加州大学的临床医师商议在重度癫痫病人身上测试从海马脑海中取得并解码的神经电子信号,发现并组织病人出现癫痫症状。如果癫痫测试通过了,那么说明记忆移植已经可以在脑损伤病人身上进行实验。

  伯杰说,“我从来没有想过真的可以在人脑上进行,然而我们现在讨论的是何时、何种途径进行人脑实验。我原以为我这一生盼不到人脑实验那一天,现在我已在期待那一天的到来。”