2022年1月31日

脑电波的“旅行”性质可能有助于工作记忆功能

经过一个多世纪的研究，脑波的重要性（脑细胞组的协调节奏的节奏活性）仍然尚不完全清楚。该现象的一个特别不足的方面是，随着时间的流逝，波浪通过空间传播或“行进”。皮科尔研究所（Picower Institute for Mit）的研究人员的一项新研究测量了在工作记忆期间的波浪在大脑前额叶皮层中的行进方式，以研究这种明显运动可能产生的功能优势。

“大多数神经科学文献都涉及将电极混合在一起并分析时间变化，就像特定频率的功率变化一样，主要作家Sayak Bhattacharya是高级作家和皮科尔教授伯爵·米勒（Earl Miller）的博士后皮科尔（Sayak Bhattacharya）。“重要的是要欣赏存在空间微妙的。波浪的出现。”

换句话说，虽然窃听电极下的神经元可能会以特定频率的活动爆发，但在它们振作之前，附近的神经元在某个方向上也是如此，很快在另一侧的其他一些神经元将跟随套装。Bhattacharya，Miller及其合着者进行了该研究发表在PLOS计算生物学要了解这对工作记忆的重要大脑功能可能意味着什么，我们必须牢记新信息才能使用它。这就是我们记住刚才告诉我们曾经告诉过浴室的指示，或者今天在餐厅的特色菜。

为此，他们在玩一个简单的工作记忆游戏时打开了一些从动物中录制的旧数据。动物会看到单图像在屏幕上，短暂停顿后，他们将看到它以及其他一些图像。为了获得一点奖励，他们必须将目光固定在原始图像上。这是一个简单的游戏，但是小阶段（查看新图像，在暂停期间记住它，在小组中识别并凝视它）提供了不同的感知时刻，记忆，然后将它们放在使用中。通过在游戏的会话中梳理动物中的电极录音，Bhattacharya可以分析录制的波浪是否在每时每刻都在旅行以及如何进行。

他发现，各种频带在各个方向上来回冲洗各种频带上有许多不同的波。仔细的计算表明，波浪实际上是在前额叶皮层内的中央解剖点周围以圆形图案旋转的（同样，足球体育场中的波浪绕在比赛场上旋转）。这是值得注意的，因为在其他行动浪潮中，波浪通常是平面，这意味着它们只是从一个地方转移到另一个地方，而不是在赛道上逐渐走动。

此外，米勒说，波浪以特别重要的方式改变了方向。当动物闲置时，不同的运动方向（例如，顺时针与逆时针）几乎均匀混合，但是在任务中的不同时间，在各种频带中，特定方向变得更加突出。在Beta频率波中尤其如此，仅在动物玩游戏时，它的方向变得更加统一。在游戏的特定阶段（例如，出现第一个图像时），其他频率更加朝特定方向加权。这些变化表明，这些方向对于大脑如何组织任务的反应很重要。

电极阵列捕获了动物前额叶皮层中旋转波动的传递。红色表示峰值，蓝色表示槽。学分：Sayak Bhattacharya/Mit Picower Institute

米勒说：“波浪通常是在行进，但大脑可以改变海浪的行进方式以适合不同的认知功能。”

他指出，确实有几种方式可以通过几种方式旋转行驶波可以帮助工作记忆之类的任务。例如，工作记忆的关键要求是能够在需要时使信息处于有意识思想的最前沿。固定波（所有涉及的神经元都“ on”或“ of”一致的浪潮）意味着当整个小组的活动关闭时，信息可能是不可用的。在旋转的行驶波浪中，总是在圆圈周围的某个地方进行活动 - 就像在粉丝体育场上进行“浪潮”的方式，下一节立即站起来。

另一个例子，旋转波可以为神经元提供定期重复的刺激精确的时机，米勒继续。这可能会通过一种称为峰值依赖性可塑性的现象来促进这些协调组内的连接，在这种现象中，输入的时间安排与神经元的输入时间会影响它与传递信号的伴侣的紧密联系。研究人员还推测，定时在另一个前额叶皮层功能中也可能很重要：做出预测。