工作記憶是一種對信息進行暫時加工和貯存的容量有限的記憶系統，作為知覺、長時記憶和動作之間的接口，是思維過程的基礎支撐結構。海馬體則被認為是執行工作記憶認知功能的重要腦區，人類電生理研究一緻發現，海馬體單個神經元在工作記憶加工中持續放電。然而，海馬體由不同的精細亞區組成，是一個複雜的異質結構，各精細亞區如何參與并協同完成工作記憶認知活動仍然未知。
近日，中國科學院自動化研究所腦網絡組研究中心聯合瑞士蘇黎世大學醫院結合腦網絡組圖譜和顱内腦電信号高時空分辨率的特點，揭示了人類海馬體前後亞區執行工作記憶的神經振蕩特征及相互作用的動力學過程，證明了海馬體前後亞區通過3-12Hz頻段的同步振蕩活動以後海馬向前海馬的信息傳遞支持工作記憶加工。
研究者招募了14名在海馬體植入深部電極的難治性癫痫患者完成經典的工作記憶認知任務（這些患者因抗癫痫藥物治療無效，需要接受手術治療。術前臨床醫生會在患者腦内植入多根深部電極采集場電位信号以精确評估緻痫竈的位置）。 研究發現，在工作記憶維持期間海馬體前後亞區低頻神經振蕩活動顯著升高，說明海馬體前後亞區均參與了工作記憶認知過程。在3-12Hz頻段，海馬體前後亞區之間相位同步活動增加，并且後海馬驅動前海馬完成神經信息傳遞，後海馬在該頻段的相位與前海馬的高頻幅值存在顯著耦合的關系，而這些現象在錯誤加工工作記憶時則消失。上述結果說明，海馬體前後亞區通過特定的神經信息傳遞方向支持正确的工作記憶加工。
綜上，研究證明，人類海馬體前後亞區通過3-12Hz頻段的同步振蕩活動以後海馬向前海馬的信息傳遞支持工作記憶加工，揭示了海馬體精細亞區在工作記憶認知活動中的神經動力學機制。
包括阿爾茲海默症在内，許多神經退行性疾病的核心認知功能症狀涉及工作記憶缺陷。因此，了解工作記憶潛在的神經機制十分重要。該研究不僅為驗證腦網絡組圖譜海馬精細結構加工工作記憶的神經機制提供了科學依據，也有助于此類神經疾病新型生物标志物的開發，為今後特異性腦認知檢測與神經調控的研究提供了重要基礎。
相關研究成果在線發表在Journal of Neuroscience上。
圖1.實驗範式，電極位置和海馬體前後亞區神經振蕩模式
圖2.人類海馬體前後亞區之間相互作用及特定的神經信息傳遞方向支持正确的工作記憶加工
來源：中國科學院自動化研究所
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