美國國立衛生研究院（NIH）的研究人員在一項針對抗藥性癲癇患者臨床試驗中對患者的記憶過程進行了研究，他們監測了成千上萬個神經元的放電活動。
研究人員實時記錄了患者在重新回憶相關詞語時大腦神經元的放電模式。
該研究發表在最新一期的《科學》雜誌上，作者卡里姆·扎格洛爾（Kareem Zaghloul）博士說：“記憶在我們的生活中起著至關重要的作用。正如記錄在唱片凹槽上的音符一樣，我們的大腦似乎把記憶儲存在可以反覆播放的神經放電模式中。”
DOI：10.1126/science.aba0672
Zaghloul博士是國立衛生研究院國家神經紊亂和中風研究所（NINDS）的神經外科醫生和研究員。
Zaghloul博士的團隊一直在用外科植入的電極記錄短暫出現在抗藥性癲癇患者大腦中的電流。用於監測大腦活動的電極可以確定患者癲癇發作的來源。大腦在癲癇發作期間的活動為研究神經元在記憶過程中狀態提供了機會。他的團隊研究了情景記憶（episodic memories）的活動狀況，即用來儲存我們既往經歷的記憶活動。
上世紀中葉，一名癲癇患者切除了部分大腦之後再也無法形成記憶，這讓學者們意識到，情景記憶與大腦的神經活動有關。過去的二十年裡，小鼠實驗已經證明，小鼠的大腦能以獨特的神經元放射序列來存儲記憶。為了研究這種模式在人腦中的適用性，美國國立衛生研究院的研究人員在進行抗藥性癲癇患者臨床試驗時，探索了6名腦部植入了電極的患者記憶形成和調用與神經元放射模式之間的聯繫。
研究人員讓這些參與者坐在屏幕前記下諸如“蛋糕”“狐狸”等單詞，觀察並記錄了這些參與者在形成以及調用記憶時的腦部電流。監測結果表明，單個神經元的獨特放電模式與學習每個新單詞模式有關。完成學習後，當研究者向參與者展示一個單詞（例如“蛋糕”）時，在他們正確召回配對的單詞之前的幾毫秒內，大腦重放了與編碼記憶時非常相似的腦部電波序列。
記憶的編碼過程和重新檢索過程的放電模式高度一致
在過去20年裡，齧齒動物的研究表明，大腦或許是通過特殊的神經元放電序列來儲存記憶。北卡羅萊納州達勒姆杜克大學的醫學博士Alex P.Vaz和博士生B.S.在加入Zaghloul博士的實驗室後，決定和這項研究的領導者一起在人類身上測試這一想法。
生物工程師瓦茲（Vaz）擅長破譯人體電信號的含義。他說：“我們認為，如果我們仔細研究從病人身上收集到的數據，或許我們就可以找到人類記憶和神經元放電模式之間的聯繫，這與齧齒動物身上看到的相似。”
為此，他們分析了前顳葉單個神經元的放電模式。大腦語言中心就位於前顳葉。
如下方視頻所示：研究人員首先要求病人坐在屏幕前學習成對出現的兩個詞語，例如“酸橙（LIME）”和“駱駝（CAMEL）”。當這兩個單詞一起出現時，研究人員錄得了大腦中的電流模式。研究人員發現，單個神經元的獨特放電模式與每個新詞的學習模式有關。當病人在隨後的測試中看到其中一個詞，比如只看到“LIME”時，大腦中重新播放了一個非常相似的放電模式，幾毫秒之後，病人才正確地回憶起了另一個單詞“CAMEL”。
Zaghloul博士說：“這些結果表明，我們的大腦可能是通過不同的神經刺激活動序列來儲存記憶，然後在我們回憶既往經歷時重放記憶。”
Zaghloul的研究小組於去年發現，在我們正確回憶起某些東西前幾秒鐘，大腦中可能會出現一種叫做“漣漪（ripples）”的電波。
研究小組發現，前顳葉的紋波和記憶學習過程中看到的波峰模式之間存在聯繫。這些還表明，在另一個被稱為內側顳葉的區域記錄到的漣漪稍早於學習期間在前顳葉看到的放電模式的重放。
Zaghloul博士說：“我們的研究結果支持了這樣的觀點，即，記憶與整個大腦神經元放電模式的同調回放有關。”
我們記憶是如何形成的，以及記憶是如何恢復的，不僅有助於我們瞭解自己，也有助於我們瞭解神經迴路在記憶障礙中是如何崩潰的。”
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