精确定时的脑刺激提高了学习和记忆性能

宾夕法尼亚大学的新研究揭示了对横向时间皮层（红色圆圈）的精确定时电刺激可以可靠地和显着提高学习和内存性能，高达15％。蓝色圆圈表示用于记录大脑活动以确定何时施加微妙脉冲的电极位置。

一支宾夕法尼亚大学神经科学家团队的一项新研究表明，大脑左侧的精确定时电刺激可以可靠地，显着提高学习和内存性能，多达15％。这是第一次进行这种联系，是朝着恢复活跃记忆，美国国防部门的主要进展，旨在开发下一代技术，以改善退伍军人的记忆功能，内存损失。新研究在自然通信中公布。

“我们的研究有两种新颖的方面，”宾夕法尼亚州艺术与科学学院的高级数据科学家youssefezzyat说，艺术与科学学院和涉文作家。“我们开发了一个系统，以响应于受试者的大脑活动来监测大脑活动和触发刺激。我们还确定了一种施用刺激的新靶，左侧颞次颞塞。“

在以前的工作，由迈克尔卡哈纳领导，心理学教授和RAM计划主要调查员，以及认知神经调序主任Daniel Rizzuto，电脉冲定期交付，独立于学科的学习成功。例如，在自由召回内存任务期间，研究人员在屏幕上呈现了患者的屏幕学习，他们用其他所有单词应用脑刺激以提高结果。在这种情况下，刺激不是响应特定的脑活动模式。

在目前的研究中，他们采取了不同的大头钉，其中包括在任务期间实时监测患者的大脑活动。随着患者观察并试图吸收一个单词列表，计算机跟踪和记录脑信号将基于这些信号进行预测，然后在他们最不可能记住的情况下，在安全水平下提示电脉冲，并在参与者中不可能新信息。

“在患者观看的每个新词期间，系统将记录和分析大脑活动，以预测患者是否有效地学到了它。当系统检测到无效的学习时，触发刺激，关闭循环，“Ezzyat说。

刺激关闭后，系统会再次倾听受试者的大脑活动，等待下一个适当的机会来产生脉搏。

该研究涉及25例接受癫痫治疗的神经外科患者。患者参加全国各地的临床遗址，包括宾夕法尼亚大学医院，德克萨斯大学西南大学，埃马里茅斯大学医疗中心和梅奥诊所。作为癫痫常规临床治疗的一部分，所有受试者已经在其脑中植入了脑中。

为了构建使用大脑活动来进行预测的模型，每个参与者在宾馆团队引入任何闭环刺激之前至少在至少三个45分钟的会议期间执行了自由召回内存任务;多次会话增加了与无效学习相关的大脑活动的信心反映了真实的模式而不是意外昙花一现。然后患者参加至少一个涉及脑刺激的会议。

“通过开发患者特定的，个性化，机器学习模型，”Kahana说，“我们可以将我们的刺激器编程仅在预测内存失败时才能传递脉冲，使这项技术成为恢复内存功能的最佳机会。这很重要，因为我们从早期的工作中知道，在良好功能期间刺激大脑可能会更糟。“

通过这一发现，四年的RAM项目更接近一个完全植入的神经监测和刺激系统。研究人员表示，他们认为这种刺激的治疗益处有很大的潜力，特别是对于具有创伤性脑损伤和阿尔茨海默病的人。

“现在我们更确切地说，”Rizzuto说：“在哪里刺激大脑以增强记忆障碍患者的记忆，以及何时刺激效果最大化。”

迈克尔·斯佩林，托马斯杰斐逊大学医院的临床研究调查员，“我们现在能够监控大脑似乎正在跑车并使用刺激来纠正轨迹。这一发现不仅采取了令人难以置信的努力，不仅是我们的患者，也是我们的患者，他们非常致力于参加这个项目，以便其他人可能会得到帮助。“

出版物：Youssef Ezzyat等，“闭环刺激时间皮层抢救功能网络，改善内存，”自然通信第9卷，物品编号：365（2018）DOI：10.1038 / S41467-017-02753-0