如果一位中风病人的左额叶前皮质受损，当图像出现在其右眼时，由于视觉工作记忆遭到破坏，他的视觉处理能力会显著减弱，从而产生一种“幻觉印象”，这种印象能维持长达一秒，以便与下一幅图像进行比较。此时，未受损的右额叶前皮质会接管部分功能，表明大脑能够弥补某些记忆损失。

必要时脑区功能可由对侧接管

过去30多年的脑科学研究表明，如果大脑中控制运动、感知和语言的部分因中风或损伤而失去功能，大脑的其他区域可以接管这些功能，并且往往能达到与原来相当的水平。一项新研究显示，记忆力和注意力也存在类似的可塑性。当大脑无法像往常一样处理信息时，未受损的区域会提供帮助。该研究于11月4日发表在《神经元》杂志上，详细描述了对脑卒中患者脑电波的观察。这些患者的额叶前皮质部分受损，而额叶前皮质是控制记忆和注意力的关键区域。

论文第一作者、加州大学伯克利分校海伦·威尔士神经科学研究院的博士后布拉德利·沃伊泰克表示：“我们给每位参与者快速呈现一系列图像，间隔一段时间后再次显示，要求他们判断前后两幅图像是否相同。”研究团队将电极放置在6名脑卒中患者和6名额叶前皮质功能正常者的头皮上，通过一系列图像测试他们的短时图形记忆能力，即视觉工作记忆。这种记忆使我们能够比较两个目标，例如在挑选香蕉时，我们会将其中一个的印象暂存于脑海，与另一个进行比较。沃伊泰克解释说：“大脑建立来自视觉世界的印象，然后才能在心中将这一印象与真实世界的视觉刺激进行比较。而这些患者无法很好地完成这一过程。”

研究采用脑电图（EEG）检测大脑活动。虽然EEG在定位活动区域时不如功能性核磁共振成像（fMRI）精确，但fMRI的时间分辨率平均为几秒，无法在亚秒级时间内分析大脑的处理过程。而EEG能够以毫秒级精度捕捉神经活动。结果显示，当图像呈现在受损大脑对侧眼前时，受损的额叶前皮质没有反应，但同侧未受损的额叶前皮质在300至600毫秒内产生了响应。

“脑电图以亚秒级分辨率显示大脑正在执行补偿功能，”沃伊泰克说，“这种补偿非常迅速，在受损一侧无法响应的1秒内，未受损一侧便已准备好接管其职责。”论文合著者、加州大学伯克利分校心理学教授罗伯特·奈特博士补充道：“‘如果你失去了A，B就会接管它的工作’这一观点并不新鲜。但我们的研究表明，这不是简单的‘B接管A’，而是‘当且仅当必要时，B才会接管A’。在大多数情况下，B仍履行其原有职能。只有当大脑受损部分造成压力时，B才会进入‘超级驱动器’状态，在不到1秒内作出反应。这是一种高度动态的神经可塑性。”

整个神经网络都支持记忆

这些结果支持了记忆并非存储于单一脑区，而是分布在多个脑区的假说。这意味着即使一个存储区域受损，记忆也容易得到补偿。沃伊泰克指出：“记忆不是仅存在于特定区域，而是整个神经网络共同支持记忆。”在另一项发表于10月4日《美国国家科学院院刊》的研究中，沃伊泰克和奈特探讨了额叶前皮质损伤和基底神经节损伤患者的视觉工作记忆。基底神经节损伤会导致更广泛的神经网络缺陷，而额叶前皮质损伤则导致脑半球内的记忆缺陷。沃伊泰克强调：“这再次证明，记忆是一种神经网络现象，而非特定区域现象。”

基底神经节是位于大脑皮层下方的一对结构，与运动控制和学习有关，帕金森病患者的该区域常受损。研究发现，因中风导致额叶前皮质损伤的患者，当图像出现在受损区域对侧眼前时，视觉工作记忆会出现问题；而基底神经节损伤的患者，无论图像出现在哪只眼睛，其视觉工作记忆均受损。数据显示，认知控制仅对侧进行，而单侧基底神经节的小损伤却会影响大脑两半球和双侧身体。奈特解释道：“如果摘除一侧基底神经节，从逻辑上讲，对侧身体应出现帕金森病症状，但事实并非如此。一侧基底神经节能在一定程度上控制双侧身体的运动。”这表明，深层的皮层下基底神经节区域需要保持完整才能正常运作，这一观点已得到广泛认可。

“认知和记忆是人类行为的最高形式，它们不仅仅是抬起或放下手，或者能否看见。正是这些能力决定了我们之所以为人，也是最引人入胜的研究领域。”奈特表示，未来希望通过直接脑电记录对不同脑区进行深入研究，包括视觉记忆、其他记忆类型以及由额叶前皮质控制的注意力。