大脑涟漪可能有助于在人类皮层中绑定信息
人类皮层的一个基本谜题是，它的160亿神经元是如何将它们编码的许多不同类型的信息整合或绑定到一个单一的连贯统一的经验或记忆中。
科学家们假设这种结合包括高频振荡或“涟漪“这促进了神经互动，就像音乐或舞蹈中的节奏一样。在2022年7月7日发表的一篇论文中PNAS加州大学圣地亚哥医学院(University of California San Diego School of Medicine)的研究人员首次提供了一些经验证据，证明这种涟漪实际上也会发生在人身上。
“想想你抚摸猫咪的经历:它的形式、位置、环境、颜色、感觉、动作和声音，以及你自己的反应情绪和行动。它们都被捆绑在一个连贯的整体中，”加州大学圣地亚哥医学院放射学教授、资深作者埃里克·哈尔格伦博士说。
“这些不同方面的体验被编码在分布在大脑皮层表面的位置上，体验被它们的时空激发模式所辅助。这些不同地点的活动是如何联系在一起的，这一直是个谜。”
先前的研究主要针对啮齿类动物，发现涟漪的结构不同海马体在睡眠中组织这些时空模式的回放，这对于使记忆永久存在至关重要。
由Halgren领导的加州大学圣地亚哥分校研究小组发现，在人类大脑皮层的所有区域，无论是在清醒时还是在睡眠时，都会产生涟漪。这种涟漪很短暂，持续时间大约十分之一秒，而且频率一直很窄，接近每秒90次。作者计算出，一个典型的短暂涟漪事件可能涉及大约5000个小模块同时激活，分布在皮质表面。
这项研究是第一作者Charles W. Dickey神经科学博士论文的一部分。
迪基说:“值得注意的是，这些涟漪在所有脑叶和两个半球之间同时发生和同步，即使在很远的距离上也是如此。”“皮层神经元在波纹中以波纹的节奏增加放电，可能支持远处位置之间的相互作用。
“在成功回忆起记忆之前，有更多的同时发生。所有这些都表明，分布的皮层共波纹促进了组成特定体验记忆的不同元素的整合。”
研究人员发现，皮质波纹经常与海马波纹耦合，并嵌入较慢的振荡中(每秒1和12个周期)。这些较慢的节奏是由控制皮层活动水平的中心结构——丘脑——协调的，并调节记忆巩固所需的神经元放电。
“正如我们的经验是按时间分层组织的一样，组织我们皮层活动的节奏也是如此，这些活动创造了这种经验，”Halgren说。
这项研究包括对18名患者大脑内直接录制的长达一周的录音进行分析，这些记录被用来定位他们癫痫发作的源头。在Halgren的实验室中正在进行的研究表明神经元放电模式在大脑的不同部位皮质在共波纹过程中更能相互预测，而共波纹与字母与单词的结合以及与动作的意义相关。
“就像任何其他增加我们对世界如何运行的理解的基础研究一样，不可能知道它的实际影响将是什么，”Halgren说。“但我要指出，精神分裂症是一种常见的不治之症，其特点是精神分裂。我们和其他人的发现都表明，一种特定类型的抑制性中间神经元对波纹的产生至关重要，而这些细胞被认为会受到精神分裂症的选择性影响，高频振荡也是如此。也许我们离找到这种悲剧疾病的一个方面的机制更近了一点。”
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