記憶增強器,是真的!

這個研究是美國南加大生醫工程系教授的研究,他們想要利用神經網路模擬的方式,來增強老鼠的記憶表現。這個實驗是這樣做的,首先他讓老鼠學習一個delayed nonmatching to sample(DNMS)的作業,同時記錄老鼠在做這個作業時的神經元激發情形,特別是與記憶有關係的區域。

大家之前比較常聽過的是delayed matching to sample(DMTS)如果你還不知道這是甚麼,請去看這個動畫影片),這兩個作業的精神是相同的,都想要了解再延宕一段時間後動物是否還能夠記得之前看過的東西。因為我們沒有辦法問老鼠剛剛出現的是甚麼東西,所以只能透過制約的學習典範來檢視,在DNMS的典範使用時,老鼠如果正確的選擇了剛剛沒有出現過的東西做反應,就會會得獎賞(水或是食物)。通常老鼠是在挨餓、口渴的情形做這類的實驗,所以他們會有很強烈的動機要獲得食物或水的獎賞,學習效果會比較好;如果在這樣的情境下,老鼠依舊沒有辦法正確做判斷則表示,他們真的記不起來!

在記錄神經元激發的情形後,他們透過一些複雜的運算模式,可以去推演老鼠在正確做判斷時的神經元激發型式,並且模擬這個激發的型式。接著他們做了兩個不同的驗證程式:第一、用這樣的神經元激發型式去刺激老鼠的神經元,並且記錄他們做DNMS作業的表現,結果發現有這樣的操弄,老鼠做這個作業的正確率比較高。第二、透過藥物讓老鼠與記憶有關係的區域短暫的被抑制,接著用先前模擬的神經元激發型式去活化老鼠腦中與記憶有關係的區域,結果顯示這樣的操弄能夠讓老鼠可以做DNMS的作業,顯示這個操弄有效的提升記憶!

    這個研究的成果其實相當的令人興奮,因為這次第一次有科學家可以成功的模擬生物的神經元激發型式,讓腦部運作的功能可以正常化。這樣的研究有非常非常大的應用價值,因為如果我們可以模擬人在記憶時的表現,那就可以提升人們的記憶,大家也就不用擔心失智這樣的問題了。當然我們現在離那個階段還很遙遠,因為他們的研究中只用了32個電極來模擬老鼠記憶區的神經元活動,但人腦的神經網絡比老鼠的複雜非常的多,是否能夠模擬這樣複雜的神經網路,其實是現階段還沒有辦法做到的。再者,他們模擬了一個簡單的作業,這個作業有可能只是簡單的行為與獎勵間的連結,而非像人在記憶一件事情那樣的繁瑣,所以究竟能有多少的應用,大概也是現在沒有辦法去預測的。

    去看這個研究的原文出處
    去看這個研究主要研究者的網頁

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