团队构建电气连接的全脑地图以形成记忆

美国宾夕法尼亚大学的一个神经科学家团队根据300名神经外科患者的数据，绘制出了第一张大脑电连接的全脑地图。这些患者的大脑直接被植入了电极。研究人员发现，当脑电波缓慢上下移动时，大脑活动的低频节律主要驱动额叶、颞叶和内侧颞叶之间的交流，这是在记忆处理过程中参与的关键大脑区域。

这项研究是“恢复活跃记忆”项目的一部分，由宾夕法尼亚大学心理学教授、国防高级研究计划局(Defense Advanced research Projects Agency) RAM项目的首席研究员迈克尔·卡哈纳(Michael Kahana)进行;伊桑·所罗门，医学博士/博士。生物工程系学生;以及宾夕法尼亚大学认知神经调节系主任丹尼尔·里祖托。他们将他们的发现发表在自然通信。

这项工作阐明了不同地区的方式大脑在认知过程中沟通如记忆形成。虽然许多研究使用像功能MRI这样的非侵入性工具检查了大脑网络，但是使用直接人脑记录的大规模网络的观察难以确保，因为这些数据只能来自神经外科患者。

几年来，宾夕法尼亚大学的研究小组从全国各地的多家医院收集了这些信息，使研究人员第一次观察到这样的电子网络。接受癫痫临床监测的患者执行了一项自由回忆记忆任务，要求他们看屏幕上的一系列单词，然后尽可能多地重复他们能记住的单词。

与此同时，研究人员审查脑活动发生在缓慢和快速的时间尺度上，也称为低频和高频神经活动。他们发现，当一个人有效地创造新的记忆时 - 在这种情况下，记住呈现的一个呈现词脑区倾向于加强慢的活动，但在较高频率下减弱。

“我们发现，”纸张的主要作者所罗门说：“大脑地区的低频连通性与该地点的神经活动增加有关。这表明，对于某人形成新的记忆，必须同时发生两个功能：脑区必须单独处理刺激，然后这些区域必须在低频下彼此通信。“

本文中识别的大脑的区域 - 正面，时间和内侧颞叶- 由于其在这种记忆功能中的重要作用，以及他们的重要作用。

这项工作支持利用脑刺激来增强记忆的RAM项目目标。

“更好地了解脑网络在内存处理期间激活，“Kahana说，”为我们提供了更好的微调电气刺激的能力，这可能会改善它。我们现在准备询问我们是否可以使用功能连接措施来指导我们选择哪种大脑地区以电刺激为目标。最终，考虑到这一数据集的大小，在我们的参与者，临床团队和研究科学家的一部分努力，这些发现将无法努力。“

本月早些时候，RAM团队公开发布了其广泛的颅内大脑记录和刺激数据集，其中包括250名患者执行记忆任务的数千小时数据。之前的研究首次表明电刺激当记忆被预测会失效时，可以改善人类大脑的记忆功能。在有效记忆功能时期，当电脉冲到达时，同样的刺激通常会中断。

接下来，宾夕法尼亚大学的研究人员计划研究大脑刺激和最新研究发现的功能联系之间的相互作用。

“仍然有重要的工作要做，”Rizzuto说，“在我们可以使用这些连接地图以指导治疗之前脑刺激对于患有记忆障碍的患者，如创伤性脑损伤但我们正在朝着这个目标努力。”

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