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資訊頻道從中國科學(xué)院自動化研究所獲悉，該所腦網(wǎng)絡(luò)組研究中心蔣田仔團隊與瑞士蘇黎世大學(xué)醫(yī)院合作，在探索工作記憶的神經(jīng)機制上取得進展——運用顱內(nèi)腦電信號和多種腦電分析方法以及機器學(xué)習(xí)模型，系統(tǒng)分析了人腦杏仁核-海馬環(huán)路在工作記憶編碼和維持階段的功能分工和協(xié)同模式，為該環(huán)路在工作記憶中的作用提供了新的視角。這一成果日前在線發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《自然-通訊》上。
人類如何記住和回憶事物是腦科學(xué)的難題，工作記憶是人類臨時保存和使用信息的系統(tǒng)，就像計算機的高速內(nèi)存。它不僅是日常生活的必需，也是語言理解、學(xué)習(xí)和推理等高層次認知功能的基礎(chǔ)。探索工作記憶的神經(jīng)機制對于理解人腦高層次認知功能的原理有重要意義。
在這項研究中，科學(xué)家們收集了14名難治性癲癇患者在完成工作記憶任務(wù)時杏仁核和海馬的顱內(nèi)腦電信號，采用多種腦電分析方法和機器學(xué)習(xí)模型，從局部活動和信息交互層面系統(tǒng)分析了杏仁核和海馬在工作記憶編碼和維持階段的神經(jīng)表征模式和信息傳遞方向，并基于此解碼了工作記憶的負載。
研究發(fā)現(xiàn)，人腦杏仁核-海馬環(huán)路在工作記憶編碼和維持階段呈現(xiàn)出兩個明顯的功能特點。第一，各司其職：杏仁核在工作記憶編碼階段表征記憶內(nèi)容，而海馬在材料消失后的維持階段保持了記憶信息的表征。杏仁核在編碼階段的表征和海馬在維持階段的表征可以更好地解碼出工作記憶負載。第二，守望相助：杏仁核和海馬在編碼和維持階段相互協(xié)作，相互傳遞信息，杏仁核在編碼階段發(fā)出的信息流以及海馬在維持階段發(fā)出的信息流可以更好地解碼出工作記憶負載。
這一研究不僅為深入理解工作記憶的神經(jīng)機制提供了新的依據(jù)，也為相關(guān)疾病，如表現(xiàn)出工作記憶缺陷的精神分裂癥和阿爾茲海默癥等的研究，提供了新的視角。此外，通過結(jié)合顱內(nèi)腦電記錄，多變量分析和機器學(xué)習(xí)的方法也為未來的腦-機接口研究和神經(jīng)反饋治療提供了新的研究框架。
來源：中國科學(xué)院自動化研究所
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