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研究產(chǎn)生了治愈人類記憶的微小目標(biāo)

通過記錄人腦中的單個神經(jīng)元,研究人員找到了癲癇患者記憶障礙的原因和恢復(fù)記憶的潛在途徑。

西達(dá)賽奈醫(yī)學(xué)中心官網(wǎng)8月3日消息

西達(dá)賽奈(Cedars-Sinai)醫(yī)學(xué)中心的研究人員已經(jīng)確定了一組腦細(xì)胞,當(dāng)這些細(xì)胞受到癲癇影響時,會導(dǎo)致患有特定類型的稱為顳葉癲癇 (temporal lobe epilepsy,TLE) 的疾病的患者出現(xiàn)記憶障礙。

這一發(fā)現(xiàn)可以提供一種方法來衡量包括藥物和深部腦刺激(DBS)在內(nèi)的記憶恢復(fù)療法的有效性。這也可能是恢復(fù)患有各種腦部疾病的患者失去的記憶的一步。該研究近日在線發(fā)表在《癲癇》(Epilepsia)雜志上。

研究于2021年7月21日發(fā)表在《Epilepsia》(最新影響因子:5.864)雜志上

美國有超過 300 萬人患有癲癇,這是一種癲癇性疾病,大腦會經(jīng)歷異常的電信號爆發(fā)。在顳葉癲癇患者中,這些脈沖集中在大腦的兩個腦葉中的一個,這個腦葉位于頭骨中靠近耳朵的位置。

由于顳葉保留了長期記憶,而且即使在成功治療癲癇發(fā)作后,患者的記憶問題通常仍然存在,因此專家懷疑癲癇發(fā)作會損害大腦回路。為了了解情況是否如此,研究人員記錄了 62 名癲癇患者的顳葉中單個神經(jīng)元的活動,其中 37 名患有顳葉癲癇。

這些患者通過手術(shù)將電極插入他們的大腦以確定他們癲癇發(fā)作的焦點,研究人員添加了額外的更小的電極來監(jiān)測單個神經(jīng)元的電活動,這些神經(jīng)元的寬度小于人類頭發(fā)的寬度,同時患者進行視覺記憶測試。

“這是在單細(xì)胞水平上研究和理解人腦的非常難得和特殊的機會,” Cedars-Sinai神經(jīng)外科、神經(jīng)病學(xué)和生物醫(yī)學(xué)科學(xué)教授 Ueli Rutishauser 博士說,“單神經(jīng)元記錄是我們在 Cedars-Sinai 使用的獨特技術(shù),這是我們與患者合作并觀察他們工作中的神經(jīng)元的難得機會!

Ueli Rutishauser博士

為了能使這項研究收集到足夠的數(shù)據(jù),Rutishauser 及其同事與多倫多大學(xué)(University of Toronto)的神經(jīng)外科醫(yī)生Taufik A. Valiante(醫(yī)學(xué)博士)合作,將更多患者納入多機構(gòu)BRAIN Initiative聯(lián)盟,在單細(xì)胞水平上研究人類記憶,該聯(lián)盟由美國國立衛(wèi)生研究院(NIH)資助,Cedars-Sinai領(lǐng)導(dǎo)的。

患者查看了他們之前從未看過的 100 張圖像,然后在休息后再次顯示其中的 50 張圖像,外加 50 張新圖像。在觀察過程中,研究人員記錄了兩種類型的神經(jīng)元的活動,這些神經(jīng)元負(fù)責(zé)記憶的兩個不同方面。

視覺選擇性神經(jīng)元將圖像分類。“他們說它是一種動物、一棵樹或一張臉,這些特征是建立記憶的基礎(chǔ),”Rutishauser 說,他也是神經(jīng)科學(xué)理事會主席和Cedars-Sinai神經(jīng)科學(xué)與醫(yī)學(xué)中心臨時主任。

與此同時,記憶選擇性神經(jīng)元會發(fā)出一個人之前是否見過風(fēng)景、物體或人的信號。Rutishauser說:“當(dāng)你覺得你認(rèn)識一個人,但不知道為什么,或者想不起他的名字時,就說明了這種效應(yīng)!

癲癇發(fā)作始于大腦右半球的患者,這對視覺記憶很重要,他們的視覺選擇性神經(jīng)元表現(xiàn)出正常活動,并且可以將他們看到的圖像分類為動物、車輛、食物、人或建筑物。然而,他們的記憶選擇性神經(jīng)元的活動受到了損害,他們很難記住自己以前看到過哪些高可信度的圖像。

在癲癇發(fā)作開始于左半球的患者的大腦中,這對語言記憶和語言技能很重要,這兩種類型的神經(jīng)元表現(xiàn)正常,并且患者在視覺測試的兩個部分都表現(xiàn)良好。

“仍有待回答的一個問題是,如果你使用語言記憶測試,你是否會發(fā)現(xiàn)癲癇發(fā)作在左側(cè)的患者的記憶選擇性細(xì)胞中存在記憶缺陷和不同行為,”醫(yī)學(xué)博士 Adam Mamelak 說。Cedars-Sinai 的神經(jīng)外科和該研究的合著者, “如果是這樣,那將是非常重要的!

Adam Mamelak博士

另一個懸而未決的問題是,這些差異是否與大腦優(yōu)勢有關(guān)。Rutishauser說,80%的人有左側(cè)優(yōu)勢,這項研究沒有包括足夠多的患者來確定,在一小部分右側(cè)優(yōu)勢的人中,記憶缺陷是否更可能出現(xiàn)在左半球。

下一步,Rutishauser 及其同事正試圖通過優(yōu)先影響記憶選擇性神經(jīng)元的電刺激來挽救癲癇患者的記憶。

“現(xiàn)在我們有了一個目標(biāo),”他說。“我們有理由相信,將這些神經(jīng)元的活動與大腦的‘θ波節(jié)律’相一致是可能的。這是一種與記憶有關(guān)的節(jié)律,這可能是一種挽救它們功能的方法,幫助患者恢復(fù)以前無法恢復(fù)的記憶!

Rutishauser 說,如果這可行,那么同樣的技術(shù)可以在患有其他疾病的患者身上進行研究,包括阿爾茨海默病。

創(chuàng)立于1902年的西達(dá)賽奈醫(yī)學(xué)中心

參考文獻(xiàn)

Source:Cedars Sinai

StudyYields Tiny Targets for Healing Human Memory

Reference:

Lee, SJ,Beam, DE, Schjetnan, AGP, Paul, LK, Chandravadia, N, Reed, CM, et al.Single-neuron correlate of epilepsy-related cognitive deficits in visualrecognition memory in right mesial temporal lobe. Epilepsia. 2021; 00: 1– 12.https://doi.org/10.1111/epi.17010

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