在大脑进行电流刺激后，他们能够记住更多脸部-单词配对
这项发现开启了治疗因不同疾病，例如中风、早期老年痴呆症、创伤性大脑损伤、心脏骤停和健康衰老过程中发生的记忆问题等导致的记忆损伤的新可能性。“我们首次显示可以不通过手术或者药物改变成年人大脑的记忆功能，而手术和药物治疗的方法并未被证实是有效的。” 研究高级作者、美国西北大学范伯格医学院医学社会学副教授乔尔·沃斯(Joel Voss)这样说道。“这种非侵入式的刺激会改善学习新知识的能力。它对于治疗记忆紊乱有着巨大的潜力。”这项研究被发表在8月29日的期刊《科学》上。
这项研究还首次展示了回忆事件需要一系列大脑区域合作进行，其中有一个关键的记忆结构名为海马体——类似于一个交响乐团。而科学家施加的电流刺激类似于给大脑区域一个更有天赋的指挥员，使得交响乐团可以更和谐的演奏。
“这就相当于一个正常的指挥员被多个指挥员所取代。” 沃斯说道。“在受刺激后大脑区域能够更好地合作。”这一方法在治疗精神紊乱，例如精神分裂症方面，具有巨大的潜力。精神分裂症患者的大脑区域和海马体相互不同步，会影响记忆和认知功能。
TMS提升记忆
西北大学的这项研究是首个展示TMS可以在治疗后改善记忆的。在过去，TMS的用途非常有限，仅被用于临时改变大脑功能以改善测试中的表现，例如大脑被刺激后被试者按下按钮的速率略微快了一点。这项研究显示TMS可以被用于更好地提高记忆，有效性能够延伸到进行电流刺激24小时后。
发现最有效点
利用TMS直接刺激海马体是不可能的，因为海马体位于磁场无法渗透的大脑深处。因此，利用核磁共振成像扫描，沃斯和同事鉴别了一个距离头骨只有几厘米的表层大脑区域，它与海马体具有较高的相连性。沃斯想要了解如果直接刺激这一层是否能够继而刺激海马体。结果发现答案是肯定的。
当应用TMS刺激这一表层时，涉及海马体的大脑区域都变得彼此同步，被试者的核磁共振成像数据也证实了这一点，核磁共振成像扫描会记录大脑的血流，这可以作为对神经活动的间接测量。电流刺激导致的大脑区域合作性越强，人们学习新知识的能力越强。
实验过程
科学家们招募了年龄介于21至40岁的16名健康成年人。每一名被试者都被拍摄了细节的大脑解剖学图片，以及平静的躺在核磁共振成像扫描仪里时长达10分钟的大脑活动记录。这使得研究人员能够鉴别每一名被试者涉及记忆和与海马体完好相连的大脑结构网络。这些结构因人而异，所处的大脑位置可能也不尽相同，差别最大达几厘米。
“为了准确的定位刺激点，我们必须确定每一个人大脑空间里的结构，因为每个人的大脑都是不同的。”沃斯说道。每一名被试者都进行了一项记忆测试，包含一系列脸部和单词的随意关联，被试者必须学习并记住这些配对。在确定了进行记忆任务的基准水平后，被试者每天接受20分钟的大脑刺激，连续进行5天。
在这一周内，他们还会接受额外的核磁共振成像扫描，并测试他们记住新的脸部-单词配对的能力，以及在经过大脑刺激后他们的记忆有何改变。然后在接受大脑刺激24小时后，被试者再次被测试。
在至少一周后，对被试者进行相同的实验，只不过这次进行的是虚假的安慰剂刺激。在研究中被试者被分为两类，他们接受真实刺激和安慰剂刺激的顺序相反，但他们并不知道自己接受的是哪一种顺序。大脑刺激导致两组被试者的记忆测试表现都有所改善，在进行大脑刺激3天后记忆才开始有所改善。
“在大脑进行电流刺激后，他们能够记住更多脸部-单词配对，这意味着他们的学习能力有所提高。”沃斯说道。“但接受安慰剂刺激或者控制组实验的被试者则没有这样的改变。”
此外，核磁共振成像的结果显示刺激导致大脑区域彼此之间以及与海马体之间更加同步。大脑结构网络里各个部分之间的同步性或者相连性越高，被试者记忆测试的表现越好。“刺激导致更多大脑区域相互合作，人们越能更好的记住随意配对。”沃斯说道。
利用TMS刺激记忆具有诸多优势，研究首席作者、沃斯实验室的博士后研究员王简（Jane Wang）这样说道。“对于这些结构网络而言，没有哪一种药物治疗能够像TMS一样具有特定性。存在很多不同的目标，而找出其中任何一个涉及记忆的受体并非易事。”
展望未来
“这为我们开辟了治疗研究的新领域，我们将调查是否能够改善患者的记忆功能。”沃斯说道。他目前研究涉及的是具有正常记忆的人群，因此他并不期待会发现极大的改善，因为这些人群的大脑工作已经非常高效。“但对于具有大脑损伤或者记忆紊乱的人来说，这些结构网络可能有所破坏，因此一个小的改变可能会改善功能的实现。”沃斯解释道。在接下来的实验里，沃斯将研究电流刺激对处于记忆丢失早期阶段的人们所产生的效应。沃斯警惕称还需要多年的研究才能确定这一方法对于治疗老年痴呆症或者相似记忆紊乱的患者是否安全或者有效。
