使用VR识别记忆的神经元

人类记忆的一个重要方面是我们可以在任何给定的环境中发生的大量经验中召唤特定时刻的能力。例如，如果要求推荐您已经访问过多次城市的旅游行程，您的大脑以某种方式使您能够选择地回忆并区分各个旅行的特定记忆，以提供答案。

研究表明，宣言性记忆 - 您可以有意识地回忆起您的家庭住址或母亲的姓名 - 依赖大脑中健康的内侧颞叶结构，包括海马和Entorhinal皮质（EC）。这些地区对空间认知也很重要，这些区域在这些地区的诺贝尔奖获奖者中赢得了“放置细胞”和“网格细胞”的发现，这些区域 - 神经元在导航期间激活以表示环境中的特定位置（类似于GPS）。然而，如果大脑中的这个“空间地图”尚未清楚或者如何在这些位置的事件中涉及某些人的记忆，以及这些区域的神经元活动使我们能够针对相关的经验来检索特定存储器。

由哥伦比亚大学工程学院神经工程师领导的一个研究小组发现了第一个证据，表明人类大脑中的单个神经元在回忆时针对特定的记忆。他们研究了神经外科患者在大脑中植入电极的记录，并研究了患者在执行虚拟现实(VR)物体位置记忆任务时，大脑信号如何与他们的行为相对应。研究人员确定了“记忆追踪细胞”，它们的活动在空间上与受试者记忆遇到特定物体的位置相协调。

“我们发现这些记忆痕迹神经元主要位于内嗅皮层，这是大脑中最先受到阿尔茨海默病发作影响的区域之一，”指导这项研究的生物医学工程副教授约书亚·雅各布斯(Joshua Jacobs)说。“因为这些神经元的活动与人们试图记住的东西密切相关，所以它们的活动可能会被阿尔茨海默氏症等疾病扰乱，导致记忆缺陷。”我们的发现应该为研究内嗅皮层和内侧颞叶的神经活动如何帮助我们回忆过去的事件，以及更普遍地说，空间和记忆如何在大脑中重叠开辟了新的思路。”

该团队能够通过利用难得的机会来衡量单一神经元的活动：从包括哥伦比亚大学欧文医疗中心在内的19个神经外科患者的大脑上侵入地记录了19个神经外科患者的大脑。患者患有耐药性癫痫，因此已经在其临床治疗中植入了血液中的记录电极。研究人员设计了实验，作为吸引力和沉浸式VR计算机游戏，卧床不起患者使用笔记本电脑和手持控制器来通过虚拟环境移动。在执行任务时，主题首次通过环境导航，以了解四个唯一对象的位置。然后，研究人员删除了物体并要求患者通过环境移动并标记每次试验的一个特定对象的位置。

该团队测量神经元的活性，因为患者通过环境移动并标记了他们的记忆目标。最初，它们鉴定了纯粹的空间调谐神经元，其类似于当患者通过特定位置移动时总是激活的“放置细胞”，无论受试者的记忆目标如何。“这些神经元似乎只关心这个人的空间位置，如纯粹的GPS，”萨尔曼·贝斯姆，雅各布的博士生和铅作者的研究。

但研究人员也注意到，其他的神经元只在与患者在试验中回忆的记忆相关的位置被激活——每当患者被指示以不同的记忆为目标进行回忆时，这些神经元的活动就会改变，以匹配新目标的记忆位置。尤其让雅各布斯和卡西姆兴奋的是，他们实际上可以根据这些神经元的活动解码病人的特定记忆。“我们的研究表明，人类大脑中的神经元会跟踪我们随意回忆的经历，并可以改变它们的活动模式来区分不同的记忆。”它们就像你的谷歌地图上的大头针，标记着你记住的重要事件的地点，”卡西姆说。“这一发现可能为我们有选择性地唤起过去不同经历的能力提供了一种潜在机制，并强调了这些记忆是如何影响我们大脑的空间地图的。”

雅各布斯和卡西姆计划接下来寻找这些神经元在非空间环境中代表记忆的证据，以更好地描述它们在记忆功能中的作用。卡西姆指出:“我们现在知道神经元关心我们的记忆发生在哪里，现在我们想知道这些神经元是否关心这些记忆的其他特征，比如它们发生的时间，发生了什么，等等。”