记忆是一个复杂和微妙的系统，由感官、短期和长期三个部分组成。感官记忆是指讯息经由感官接受后，能短暂储存于大脑 1~ 2 秒之间，也就是瞬间记忆。若对讯息继续加以注意，即可经由感官记忆进入短期记忆。短期记忆能保存约 1 分钟以内的记忆，容量有限。但已足以使人选择所要保留的讯息。长期记忆包含了过去 1 分多钟所记得的一切、对事实或抽象概念、事件和经验的回忆、生活的技巧，而且它拥有非常大的容量，能够长久储存讯息，甚至可能是永远的。
记忆形成与海马回有关
这些记忆都与大脑颞叶中（temporal lobe）的海马回（Hippocampus）有很大的相关性。早于 1985 年，Henry Molaison 因癫痫手术切除海马回，却产生严重的失忆症，不仅手术之前时期记忆消失，手术后也无法形成新的长期记忆。美国加州大学伯克利分校的语言神经理论（Neural Theory of Language）研究中，也曾利用电脑模拟海马回处理“情节记忆”（episodic memory），当资讯进入海马回之后，会不断地回馈，而在过程中，会将错误的资讯舍弃，加强正确的资讯，最后形成稳固的情节记忆。此外，阿兹海默症患者的海马回往往会受到异常的斑块（plaques）及神经纤维纠结（neurofibrillary tangles）侵害而受损，使得患者逐渐失忆。
在记忆形成中，海马回的内嗅皮质（entorhinal cortex, EC）接受外来讯号，再由齿状回（dentate gyrus, DG）经 CA3 脑区的突触前神经元（presynaptic neuron）传至 CA1 脑区的突触后（postsynaptic）神经元，形成三突触回路（trisynaptic circuit），最后形成记忆。
延伸阅读：记忆的小偷：阿兹海默症（上）
海马回义肢系统增加癫痫患者的记忆力
如果一个人工芯片置入于你的大脑里，并监控你的每一个记忆，进而增加你的记忆力吗？这个概念可能听起来像科幻小说，由维克森林浸信会医学中心（Wake Forest Baptist Medical Center）和南加州大学（University of Southern California）医学院 Robert Hampson 教授所率领的研究团队于《Journal of Neural Engineering》发布最新的研究结果，可望实现了这个梦想，他们利用海马回义肢（Prosthetic）系统，成功加强了人类的记忆。
该研究团队招募 15 名接受癫痫治疗的患者，这些患者正参与诊断性脑图测量程序，并且透过手术将电极植入他们大脑的不同部位，包括海马回以及其他参与形成新记忆的大脑部分，来找出他们癫痫发作的起源。当患者没有接受其他治疗时，他们自愿与 Hampson 的研究团队一起测试记忆回义肢系统。
该研究团队将电极置于海马回的 CA3 和 CA1 区域。接着进行一个记忆相关的电脑测试，研究团队再记录海马回区域的神经元活动。该测试是一个基本的记忆挑战，电脑萤幕先显示了一个简单的图像，例如色块。然后简单地将萤幕遮住 2 分钟到 75 分钟，接续再要求患者从四张或五张图片中，挑选出相同的图像。
该研究团队也持续监测每个人的大脑活动，当患者正确辨识时，他们有效地击中附着在记忆编码区域的电极的“记录”，并捕获组成该记忆的电活动模式。 让患者再次重复这项任务，再加上回放神经活动以增强他们的记忆时，此时患者的记忆力在 2 分钟间隔组别平均增加 37％，在75分钟间隔组平均增加 35％。
Hampson 教授指出，由于该研究的样本量很小，加上每个病人也有先植入其他电极来治疗其他病症，因此下一步计画招募没有癫痫或已有神经植入物的受试者进行相同的试验，期望能复制同样的结果。但我们最终的目标，透过该大脑义肢系统来帮助曾创伤性脑损伤、中风、因老龄化或老年痴呆症或其他因素引起记忆力丧失的患者。
延伸阅读：s-KL基因疗法 跟失智症说再见文 / Parker Yang
参考资料：
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2. Robert EH, et al. J. Neural Eng; Published 28 March 2018; DOI: 10.1088/1741-2552/aaaed7
3. Front Neurol Neurosci. 2014;34:95-108.
4. PNAS October 21, 2014. 111 (42) 15238-15243
5. http://www.dailymail.co.uk/health/article-5551403/Prosthetic-MEMORY-strengthen-broken-connections-help-patients-recall-experiences.html#ixzz5DU4KKAZe
6. https://www.semanticscholar.org/paper/From-transient-patterns-to-persistent-structures%3A-A-Shastri/856e4b8d03ae37e3a4d435cb93a1a7a859e00544?tab=abstract
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