工作记忆依赖于大脑的相互作用

在拨打电话之前，大脑是如何记住电话号码的?工作记忆是认知的重要组成部分，它能让大脑暂时记住信息，并利用它来指导未来的行为。虽然之前的许多研究已经揭示了大脑的几个区域的参与，但到目前为止，还不清楚这些多个区域是如何相互作用来表示和维持工作记忆的。

一项新的研究，今天发表在自然，伦敦大学学院(UCL)塞恩斯伯里威康中心(Sainsbury Wellcome Center)的神经科学家研究了两者之间的相互作用大脑区域代表视觉工作内存在老鼠身上。研究小组发现，这两个工作记忆位点之间的交流，顶叶皮层和运动皮质，是相互依赖的瞬时时间尺度。

“工作记忆有很多种，在过去的40年里，科学家们一直在试图弄清楚这些记忆在大脑中是如何表现的。研究感官工作记忆尤其具有挑战性，因为在标准的实验室任务中，许多其他过程同时发生，如计时、运动准备和奖励预期，”Mrsic-Flogel实验室研究员、论文第一作者伊万·沃伊托夫博士说。

为了克服这一挑战，SWC的研究人员比较了一个依赖工作记忆的任务和一个简单的不依赖工作记忆的任务。在工作记忆任务中，给小鼠一个感官刺激，然后延迟，然后必须将下一个刺激与他们在延迟之前看到的刺激相匹配。这意味着在延迟期间，老鼠需要在工作记忆中再现第一个刺激，才能成功完成任务并获得奖励。相比之下，在工作记忆无关的任务中，老鼠对次要刺激所做的决定与第一个刺激无关。

通过对比这两项任务，研究人员能够观察到依赖于工作记忆的那部分神经活动，而不是仅仅与工作记忆有关的自然活动任务环境。他们发现大多数神经活动与工作记忆无关，相反，工作记忆表征嵌入在“高维”活动模式中，这意味着只有在单个细胞平均放电周围的小波动才会一起携带工作记忆信息。

为了了解这些表征是如何在大脑中保持的，神经科学家们使用了一种称为光遗传学的技术来选择性地沉默大脑的部分区域大脑在延迟期间，观察老鼠记忆的中断情况。有趣的是，他们发现，在顶叶或运动前皮层区域中，沉默工作记忆表征会导致小鼠记忆先前刺激的能力出现类似的缺陷，这意味着这些表征在延迟期间是瞬间相互依赖的。

为了验证这一假设，研究人员破坏了一个区域，同时记录了由另一个区域传回的活动。当他们破坏顶叶皮层时，运动前皮层传递给顶叶皮层的活动在平均活动方面基本没有变化。然而，工作记忆活动的表征被破坏了。在相反的实验中也是如此，当它们中断时前运动皮层观察了顶叶皮层也观察到了工作记忆特定的皮层交流中断。

"通过记录和操纵远程电路大脑皮层该论文的合著者、塞恩斯伯里·威康中心主任汤姆·mrsicc -弗洛格尔教授说:“我们发现，工作记忆存在于相互连接的皮层区域的相互依赖活动模式中，从而通过即时的相互交流来维持工作记忆。”

研究人员的下一步是寻找这些区域之间共享的活动模式。他们还计划研究更复杂的工作记忆任务，这些任务除了调节工作记忆的强度外，还会调节存储在工作记忆中的特定信息。为此，神经科学家将使用交错干扰物包含感觉信息这使得老鼠认为下一个目标是什么。这样的实验将使他们对工作记忆表征有更细致的理解。

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