结合VR和非侵入性脑刺激：一种无需手术就能提高空间记忆的神经技术

随着年龄的增长，记忆东西的位置变得越来越困难——无论是回忆我们把钥匙放在哪里还是把车停在哪里。这种空间记忆随着痴呆症的发作而进一步恶化，据国际阿尔茨海默病组织称，世界上每三秒钟就有人患上痴呆症。

EPFL的两个实验室的研究人员已经联合起来，通过创建一个独特的实验装置，将非侵入性深部脑刺激、虚拟现实训练和功能磁共振成像结合起来，来增强空间记忆——所有这些都位于日内瓦的校园生物技术内。发表在《科学进展》杂志上的这项研究表明，针对海马体和邻近结构（大脑深处与记忆和空间导航有关的区域）的无痛电脉冲可以提高大脑回忆位置和更有效导航的能力。

哈梅尔实验室的负责人弗里德海姆·哈梅尔说：“通过寻找无需手术或药物就能改善空间记忆的方法，我们正在解决一个庞大且不断增长的人群的严重问题：老年人、脑外伤患者和痴呆症患者。”

这项研究是Hummel实验室和Olaf Blanke的认知神经科学实验室（LCNO）合作的结果，两者都在EPFL的神经X研究所。通过将Hummel在非侵入性脑刺激方面的专业知识与Blanke在虚拟现实环境中空间导航的认知研究相结合，研究人员开发了一种独特的神经技术设置。

一种独一无二的神经技术组合

实验开始时，研究人员在健康人的头上放置了四个无害的电极，以刺激海马体和邻近的结构。这种非侵入性技术被称为经颅颞叶干扰电刺激（tTIS），它发送目标脉冲而不会给参与者带来任何不适。

接下来，志愿者们戴着VR眼镜沉浸在虚拟世界中。在共同第一作者Hyuk-June Moon之前的研究基础上，科学家们要求参与者在一系列地点导航并记住关键的地标。这种沉浸式的虚拟环境使研究人员能够精确地测量参与者在接受tTIS时回忆和导航空间信息的能力。

该研究的另一位第一作者埃琳娜·比纳托（Elena Beanato）说：“当施加刺激时，我们观察到参与者的回忆时间有了明显的改善——开始向他们记忆中物体所在的地方移动所需的时间。”“这让我们相信，通过刺激海马体，我们暂时增加了大脑的可塑性，当与虚拟环境中的训练相结合时，可以更好地进行空间导航。”

整个实验是在功能磁共振成像扫描仪中进行的。这为研究人员提供了大脑活动的实时图像，使他们能够监测海马体和周围区域在空间导航任务中对tTIS的反应。fMRI数据揭示了与观察到的行为变化相关的神经活动的变化，特别是在负责记忆和导航的区域，这使研究人员对非侵入性刺激如何调节大脑功能有了更深入的了解。

EPFL的神经X研究所的这种先进技术的整合，使校园生物技术成为少数几个可以在单一研究中结合所有三种实验技术的地方之一。

Olaf Blanke补充说：“tTIS，虚拟现实和功能磁共振成像的联盟提供了一种高度控制和创新的方法来研究大脑对刺激的反应及其对认知功能的影响。”“从长远来看，我们设想使用这种方法为患有认知障碍的患者开发有针对性的治疗方法，提供一种非侵入性的方法来增强记忆和空间能力。”