老腦回春!科學家揭秘為何老了記不住事兒
2019年04月10日11:21

  來源:奇點網

  感謝社會進步,我們能比祖先們活得久得多。如果人類壽命極限還能像現在這樣持續增長,那麼00後們估計都能夠在22世紀慶祝自己的百年大壽[1]。

  前提是那會兒還能記得住自己幾時過生日。

  這沒辦法,人老了認知水平就是會逐漸衰退。別說七老八十的,就算是青青春春的奇點糕我,也常懷疑自己是不是一條記憶只有七秒的魚——

  “我剛才要幹什麼來著?”

  玩笑歸玩笑,但“電一電”說不定還真是個靠譜的解決方案。

  今天《自然·神經科學》發表了一篇來自波士頓大學科學家的論文。研究者們發現,老年人之所以工作記憶不如年輕人,是大腦區域之間“斷連”了,利用無創、極低電流的經顱電刺激(tACS)可以重新同步神經元活動,恢復老年受試者工作記憶能力的準確性[2]!

  比較令人激動的是,這個刺激程式只要進行25分鍾,就能夠讓六七十歲的受試者工作記憶能力等同於二十來歲的對照受試者,效果至少能持續50分鍾,同時對那些“記性不太行”的年輕人也有效果。

  記性差年輕人舉雙手雙腳點讚啊~

試驗現場(圖源波士頓大學)
試驗現場(圖源波士頓大學)

  想必到這裏,會有讀者提出疑問,從標題到開頭,你說的那個“工作記憶”到底是個什麼,上班時候的記憶嗎?(哈哈哈上班的記憶消失了有什麼奇怪的)

  是這樣的,記憶實際上是個比較複雜的過程,為了研究起來方便,科學家們把它分成三個部分,感官記憶、工作記憶和長期記憶。

  所謂感官記憶就是我們感受到的聲、光、溫度等等外界的信息,可以看作是信息的“輸入”;工作記憶則負責把這些信息短暫保存一下,做一個初步的處理,可以看作是信息的“篩選和分析”;長期記憶則是把上一步處理好的信息長久地保存起來,以便以後要用的時候再調出來。

  工作記憶很短暫,一般認為只有幾秒,能存儲的信息也很有限,所以也被叫做短期記憶。工作記憶對於推理、決策和行為等生理過程是十分重要的,同時它也是對衰老最敏感的認知功能之一,被認為是各種年齡有關的認知缺陷的核心[3]。

  舉個例子,當你聽到一串需要記下來的電話號碼,在找到紙把它們寫下來之前,體驗到的就是工作記憶了。(過目不忘的陳獨秀先坐下)

(圖源:nature.com)
(圖源:nature.com)

  為了搞清楚工作記憶到底是怎麼逐漸不行的,科學家們也提出了一大堆可能的理論,比如認知科學角度的衰變理論、干擾理論,生理學角度的腦灰質退化、腦血流量降低、神經遞質變化等等。

  近年也有些科學家提出新看法:大腦是作為一個整體工作的嘛,是不是各個部分之間工作沒銜接好呢?

  咱們都知道,神經元活動實際上就是電位的活動。從宏觀上看,大腦活動就表現為具有一定規律的神經振盪。所謂學習的α波、提升注意力的β波,就是脫胎於不同頻率的神經振盪。當前的神經科學理論則認為,不同頻率/相位的神經振盪同步,應當是認知過程中神經交互作用的一個指標[4,5]。

  好了,那咱們就用腦電圖(EEG)來測一測,到底在老人和年輕人的大腦中,有什麼不一樣?

(圖源:pixabay.com)
(圖源:pixabay.com)

  試驗里包括了42名20-27歲的年輕人,和42名60-76歲的老年人。研究者給他們做了一系列工作記憶能力的測試,同時也用腦電圖監測他們大腦的活動。

  果不其然,無論是給出答案的速度還是結果的準確性,老年人都遠遠比不上年輕人;而他們大腦活動的區別,就在左側顳葉里(差不多左邊耳朵周圍)。

  研究者發現,年輕人的左側顳葉存在一組特殊的神經交互,但是老年人腦中卻沒有!學術命名呢,它叫θ-γ相位振幅耦合(θ-γPAC),概念解釋起來有點複雜,咱們知道θ-γPAC是組特別的腦電波就行了。

  這組波來源於左側顳葉和前額葉神經元之間的相互作用。研究者還發現,在年輕人當中,也是θ-γPAC較強的人工作記憶能力更好一些。

工作記憶能力測試方法示例[2]
工作記憶能力測試方法示例[2]

  說實話記不住事兒要是因為神經元死光光了,那咱們也就甭掙紮了,可現在看起來不過是兩個腦區“信號不好”,怎麼著也得想想辦法啊!

  臨床上能夠刺激神經元活動的技術還是蠻有幾個的,這次研究者選的叫做高清經顱磁刺激(HD-tACS),比起普通的tACS要更精確一些。這個技術的優點在於無創,不需要植入電極,研究者選的1.6mA電流很小,使用的時候幾乎也沒什麼感覺。

  好的,開“電”吧!

  效果真的是出奇的好~研究者給老年受試者做了25分鍾的HD-tACS,成功恢復了腦內的θ-γPAC。刺激期間,老人們做測試的準確性簡直和年輕人們一樣一樣的。刺激結束之後,研究者還額外又做了二十次測試,這個“返老還童”特效在50分鍾里都是一直持續著的~

  而且HD-tACS見效很快,看看實際的實驗數據,在第12分鍾的時候已經能夠看到效果的提升了!

時間點2(第8-12分鍾)已經可以看到準確率的提升[2]
時間點2(第8-12分鍾)已經可以看到準確率的提升[2]

  這個研究一出來,外國媒體真是老激動了,相關領域的科學家們也都很興奮。畢竟這項研究說明,年齡帶來的工作記憶損傷可能很大程度歸因於神經元的同步失敗,而這是可以通過非藥物手段來恢復的。

  不過咱們還是先冷靜一點點。

  墨爾本大學的神經科學家Jared Cooney Horvath提出,研究里進行的記憶測試,雖然結果表現出了統計學意義,但是實際能否具有臨床或者真實世界意義還不好說。[6]

  這個研究走向使用也要跨越一些障礙,比如它還需要更多重複性試驗驗證,必須得確認是否對其他的認知功能沒有損害,這種提升到底能持續多久,是不是還有更好的刺激模式等等。總之還是有點距離的。

  最重要的是,千萬不要在家自己電自己啊!研究者在試驗中用的電刺激頻率是根據患者自身定製的,統一頻率沒有用的噢~而且反向干擾θ-γPAC還能夠降低工作記憶能力,可別把自己電傻咯~

NN自家評論的這張原理圖還是挺清晰的,不知道插哪就放這吧[7]
NN自家評論的這張原理圖還是挺清晰的,不知道插哪就放這吧[7]

  編輯神叨叨

  大概一週之前,我想把喝剩下的果粒橙放到冰箱里。

  打開冰箱,順手收拾了一下裡面需要丟掉的包裝紙,然後我拿著包裝紙和果粒橙轉身走掉了。

  旁觀了全程的亞慧:……你到底是來幹啥的?

  幾天后。

  亞慧:絲雨你果粒橙不喝了嗎?

  我:……我還有果粒橙呢?

  哎就這個記性,沒有瞬息幫我整理論文,可怎麼寫稿啊!

  參考資料:

  [1] Christensen, K., Doblhammer, G., Rau, R. & Vaupel, J. W. Lancet 374, 1196–1208 (2009).

  [2]https://www.nature.com/articles/s41593-019-0371-x

  [3] Park, D. C. et al. Psychol. Aging 17, 299–320 (2002).

  [4] Siegel, M., Donner, T. H. & Engel, A. K. Spectral fngerprints of large-scale neuronal interactions. Nat. Rev. Neurosci. 13, 121–134 (2012).

  [5] Roux, F. & Uhlhaas, P. J. Working memory and neural oscillations: α–γ versus θ–γ codes for distinct WM information? Trends Cogn. Sci. 18,16–25 (2014).

  [6]https://www.npr.org/sections/health-shots/2019/04/08/711010354/scientists-test-whether-brain-stimulation-could-help-sharpen-aging-memory

  [7]https://www.nature.com/articles/s41593-019-0386-3

  本文作者 | 代絲雨

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