電磁穿腦可以增進記憶

作者 | 發布日期 2014 年 09 月 08 日 0:00 | 分類 生物科技 , 科技趣聞 , 醫療科技
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一項聽起來有點恐怖的實驗:電磁脈衝刺激腦細胞,卻讓健康人類的記憶能力大幅提升,連帶對於記憶缺損等相關疾病的治療,也開啟了一些想像。而科學家也發現可以透過人工調控的方式,改變老鼠對於相同刺激產生截然不同的情緒記憶,對於創傷後壓力症候群或焦慮症的治療可以提供線索。



美國西北大學醫學院神經學家 Joel Voss,利用穿顱磁刺激 (Transcranial Magnetic Stimulation, TMS) 技術,瞭解電磁脈衝對人腦記憶能力的影響。穿顱磁刺激以非侵入、不具傷害性的方式,將通電的金屬線圈放在頭部特定位置,讓因為通電而產生的電磁脈衝刺激腦部特定區域。磁性脈衝可以引發神經細胞產生微弱電流,增強活動力,雖然這種脈衝強度很大,但因為每個脈衝只持續幾毫秒,因此並沒有攜帶足以傷害腦部的能量。

電磁脈衝可以刺激腦部更加活躍

研究單位找來 16 位 21 至 40 歲的受試者,給他們進行一項記憶測驗。接著連續五天、每天 20 分鐘將線圈放在受試者頭皮上,以刺激腦區域,並使用功能性磁振造影(fMRI)觀察受試者腦部活動,包括海馬迴與頂葉,當人們在進行有關記憶的活動時,這兩個區域的活動特別活躍。每位受試者被刺激的區域略有不同,這是基於每個人在兩個記憶相關區域的連接路徑略有不同的緣故。

他們發現,當受試者之後再進行記憶測驗時,有受 TMS 的受試者成績大約高出兩成到兩成五,其餘控制組成員則僅有小幅進步,或是沒有變化。他們也發現,接受 TMS 的受試者兩個相關區域的互動更為頻繁,且愈是頻繁,記憶測驗的成績愈好。這項研究刊登在「科學」雜誌。

接下來,他們將把受試對象改為具有早期記憶缺損的病患,以觀察電磁脈衝對他們的影響,而這正是把 TMS 做為治療方法可行性的研究。

請務必注意的是,科學家是有練過的,請大家看了不要學。

人工調控可以修改情緒記憶

使用電磁脈衝可以提升記憶表現,而使用雷射光則可以消去對於恐懼的記憶。美國麻省理工學院的一項研究,展現了利用光可以「中和」令老鼠感到恐懼的記憶,甚至可以賦予他們更多正面的情緒。這項刊登在「自然」雜誌的研究,一聽就知道對人類是具有侵略性及政府陰謀論的意味,不過研究團隊仍希望未來對於創傷後壓力症候群或焦慮症能有所幫助。

研究團隊的神經學家 Susumu Tonegawa 表示,人類的記憶其實是在不斷接受新的經驗的情形下持續修改中。他們的實驗先將受試的老鼠透過基因工程改造,讓他們的神經可以對光產生反應。他們先對這群老鼠施以輕微電擊,接著將牠們放進一個箱子,讓牠們自由行動,但當牠們走到箱子的一個特定區域時,就打開預先植入在老鼠腦中的雷射光,讓腦細胞受到感應,產生被電擊的感覺。雖然這種痛感只有發生在腦部,但老鼠仍覺得是因為牠們來錯了地方,因此紛紛逃離這個區域。

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接著,研究團隊將這群從生下來就沒見過母鼠的公鼠,跟一些母鼠放在一起。原始的性驅力讓這些公鼠感到相當興奮,產生一種正向的情緒,接著團隊又把雷射光打開,目的在於想要瞭解這些公鼠是否會把原先與電擊痛感相連接的記憶,轉變成一有光照,就會想起異性的美好,或是相反地開始討厭異性。

研究團隊發現,這些公鼠並沒有討厭母鼠,還是很喜歡。當他們把公鼠放回原先的箱子,並且打開雷射光時,他們發現公鼠已經沒有懼怕疼痛而遠離特定區域的行為,反倒是一直嗅嗅聞聞想找尋牠們的「好朋友」,這證明了光照的效果已經轉變成讓公鼠想起異性的美好。

他們同時發現,快樂的記憶也可以透過相同的方式被修改掉,但是這種效應只發生在對海馬迴的神經細胞照雷射光,而對能夠產生恐懼記憶的杏仁核細胞照光,卻沒有相同的效果。綜合整項研究,Tonegawa 認為腦部有兩種不同類型的杏仁核細胞群,一種負責恐懼記憶,另一種負責其他正向的記憶,而對海馬迴來說,哪一種細胞群打贏了爭奪戰,它就會採取獲勝者的記憶,而這正是未來發展藥物或療法的線索。

(首圖來源:Joel Voss)

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