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创伤性脑损伤 (TBI) 已导致 1% 至 2% 的人口残疾，其中最常见的残疾之一是短期记忆问题。电刺激已成为改善其他神经系统疾病患者大脑功能的可行工具。

现在， 《Brain Stimulation》杂志上的一项新研究表明，对脑外伤患者进行有针对性的电刺激可以使记忆单词的能力平均提高 19%。

由宾夕法尼亚大学心理学教授迈克尔·雅各布·卡哈纳 (Michael Jacob Kahana)领导的神经科学家团队研究了植入电极的 TBI 患者，分析了患者学习单词时的神经数据，并使用机器学习算法来预测短暂的记忆衰退。其他主要作者包括卫斯理大学心理学教授 Youssef Ezzyat 和宾夕法尼亚大学研究科学家 Paul Wanda。

卡哈纳说：“过去十年，使用脑刺激治疗癫痫、帕金森病和抑郁症等多种神经和精神疾病方面取得了巨大进展。” “然而，记忆丧失对社会来说是一个巨大的负担。我们缺乏有效的治疗方法来治疗 2700 万美国人的痛苦。”

研究合著者、宾夕法尼亚大学医学院创伤性脑损伤临床研究中心主任 Ramon Diaz-Arrastia 表示，Kahana 和他的团队开发的技术可以“在正确的时间提供正确的刺激，根据个人大脑的线路提供信息，并且个人成功的记忆检索。”

他说，造成 TBI 的主要原因是机动车事故（该事故正在减少）和跌倒（由于人口老龄化，该事故正在增加）。其次最常见的原因是参与接触性运动造成的袭击和头部受伤。

这项新研究以 Ezzyat、Kahana 及其合作者之前的工作为基础。他们在 2017 年发表了他们的研究结果，表明在记忆力预计会下降时进行刺激可以改善记忆力，而在功能良好期间进行刺激则会恶化记忆力。该研究中的刺激是开环的，这意味着它是由计算机应用的，而不考虑大脑的状态。

在次年发表的一项针对 25 名癫痫患者的研究中，他们实时监测大脑活动并使用闭环刺激，仅在记忆预计会失效时才对左侧颞叶皮层施加电脉冲。他们发现从列表中回忆单词的概率提高了 15%。

但这项新研究特别关注了 8 名有中重度 TBI 病史的人，这些人是从更大的一组接受癫痫神经外科评估的患者中招募的。八人中有七人是男性，迪亚兹-阿拉斯蒂亚说，因脑外伤住院的人中 80% 是男性。

卡哈纳强调了解决与 TBI 相关的记忆丧失问题的重要性，并指出，“这些患者通常相对年轻且身体健康，但他们面临着数十年的记忆和执行功能受损。”

研究人员的主要问题是，当仅刺激某些单词时，刺激是否可以改善整个单词列表的记忆，而之前的研究仅考虑刺激对单个单词的影响。Ezzyat 表示，这一进展很重要，因为“这表明最终的现实生活治疗可以提供更广泛的记忆改善——而不仅仅是在刺激被触发的那一刻。”

研究指出，在将这种刺激应用于治疗环境之前，还有更多的工作要做，科学家需要研究对刺激的生理反应，以更好地了解改善记忆表现背后的神经机制。Diaz-Arrastia 说：“该领域仍处于早期阶段。”

“我认为最终我们需要的是，”他说，“是一个独立的、可植入的系统，你可以将电极植入脑损伤者的大脑中。”

迈克尔·卡哈纳 (Michael Kahana) 是宾夕法尼亚大学埃德蒙·J·卡恩 (Edmund J.) 和路易丝·W·卡恩 (Louise W. Kahn) 特姆心理学教授。

Ramon Diaz-Arrastia 是创伤性脑损伤临床研究中心主任、神经变性和修复中心临床研究副主任、宾夕法尼亚大学佩雷​​尔曼医学院约翰·麦克雷·迪克森医学博士总统教授。

Youssef Ezzyat 是卫斯理大学心理学助理教授，也是宾夕法尼亚大学 Kahana 实验室的前高级数据科学家。

其他合著者包括宾夕法尼亚大学的 Paul A. Wanda、Ethan A. Solomon 和 Richard Adamovich-Zeitlin；德克萨斯大学西南分校的 Bradley C. Lega 和 Kan Ding；达特茅斯希区柯克医疗中心的 Barbara C. Jobst；和埃默里大学的罗伯特·E·格罗斯。

这项研究得到了国防高级研究计划局 (N66001-14-2 –4032) 的支持。