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人类记忆的大脑电刺激:经验教训和未来展望

调节支持人类陈述性记忆的认知功能是神经科学的重大挑战之一,对各种神经精神、神经退行性和神经发育疾病具有重要意义。尽管最近在提高一系列记忆任务中的表现方面的成功尝试激增,但增强记忆的最佳方法和参数尚未确定。在更基本的层面上,如何在给定的大脑区域输送电流导致增强记忆处理仍然是难以捉摸的。从局部和远端神经群的生理效应出发,直接电刺激增强记忆编码、维持、巩固或回忆的机制直到现在才被解开。随着创新的神经技术的出现,可以同时记录和刺激人脑的颅内活动,研究刺激对记忆表现和潜在神经活动的急性和慢性影响成为可能。在这篇综述中,我们总结了各种侵入性刺激方法在调节记忆功能方面的作用。我们首先概述了在记忆增强的初步研究中所面临的挑战和吸取的教训。然后,电生理生物标志物被视为比行为结果更客观的刺激效果测量。最后,基于对神经活动记录的分析,我们将各种刺激方法分为连续调制和相位调制,分别采用开环和闭环进行响应性刺激。虽然闭环反应性刺激相对于经典开环方法的潜在优势尚不确定,但我们预计,正在进行的纵向研究和临床试验的新结果将阐明改善陈述性记忆的机制和最佳策略。基于长时间生物标志物分析的适应性刺激被认为是获得对记忆功能持久影响的未来方向。通过适应性刺激对脑内神经活动进行慢性跟踪和调节,为持续监测和治疗一系列大脑疾病中的记忆和认知缺陷开辟了诱人的新途径。利用机器学习工具和无线双向连接创建的大脑协处理器,可以将植入设备与智能手机和云计算无缝集成,从而实现对大数据量的实时自动分析,并根据行为状态的电生理生物标志物自适应调整电刺激。下一代用于高密度记录和刺激电生理活动的植入式设备,以及分布式脑机接口技术被认为是调节人类记忆和相关心理过程的未来选择。

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