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神经科学家研究脑波如何引导记忆形成

发布时间:2018-05-16

麻省理工学院的一项新研究表明,海马和前额叶皮层使用两种不同的脑波频率在大脑学习关联不相关的物体时进行通信。 /

我们的大脑会产生持续的活动嗡嗡声:随着神经元的激发,它们会产生以不同频率振荡的脑电波。长期以来认为这只是神经元活动的副产品,最近的研究表明,这些波可能在大脑不同部位之间的交流中发挥重要作用。

麻省理工学院神经科学家的一项新研究增加了这一证据。研究人员发现,两个关键学习的大脑区域 - 海马和前额叶皮质 - 使用两种不同的脑波频率进行交流,因为大脑学习的是与不相关的物体相关联。每当大脑正确连接物体时,波会以更高的频率振动,称为“β”,当猜测不正确时,波会以较低的“theta”频率振荡。

“就像你在玩电脑游戏一样,当你把事情做对了,你就会感到沮丧,当你错误的时候会发出嗡嗡声。这两个脑区正在玩正确的猜测和错误猜测的两个不同的'音符',“麻省理工学院Picower学习与记忆研究所的神经科学Picower教授伯爵Miller和一篇论文的资深作者Earl Miller说:自然神经科学“2月23日在线版发现。

此外,研究人员说,这些振荡可能加强正确的猜测,同时抑制不正确的猜测,帮助大脑学习新的信息。

发信号是对还是错

Miller和主要作者,Picower研究所的研究科学家Scott Brincat研究了大脑中的活动,因为它形成了一种称为显式记忆的记忆 - 记忆事实和事件。这包括项目之间的联系,如姓名和面孔,或位置和发生在那里的事件之间的联系。

在学习任务期间,动物被显示出成对的图像,并通过反复试验逐渐学会哪些对一起出现。每一个正确的回应都有奖励。

研究人员在这项任务中记录海马和前额叶皮层的脑电波时,他们注意到波的发生频率取决于是否给出了正确或不正确的响应。当猜测是正确的时候,波发生在beta频率,大约9到16赫兹(每秒周期)。当不正确时,波在theta频率振荡,大约2到6赫兹。

麻省理工学院马克熊的研究也是Picower研究所的成员,他们发现刺激β切片频率的大脑切片中的神经元可以加强神经元之间的联系,而在theta频率刺激神经元会削弱这些连接。

米勒相信在这个学习任务中同样的事情正在发生。

“当动物猜测正确时,大脑嗡嗡作响正确的答案,并且频率加强了连接的加强,”他说。 “当动物猜测错误时,”错误的“蜂鸣器会发出嗡嗡声,而这种频率会削弱连接,所以它基本上是在告诉大脑忘记它刚刚做了什么。”

波士顿大学记忆与脑中心主任Howard Eichenbaum说,这些发现代表了揭示记忆形成的重要一步。

“这项研究提供了一个非常具体,详细的故事,讲述不同流向的作用,谁向谁发送信息,频率如何,以及这些反馈如何影响记忆的形成,”Eichenbaum说,他不是研究团队的一员。

该研究还强调了脑波在认知功能中的重要性,最近才被Miller和其他人发现。

“几十年来,脑波一直在神经科学领域被忽视。它被认为是汽车发动机的嗡嗡声,“米勒说。 “通过这个实验和其他研究发现,这些脑电波可能是支持神经沟通的基础设施。”

增强记忆力

研究人员正在研究是否可以通过提供无创电刺激来加速学习,这种刺激以正确答案给出时的β频率振荡,给出正确答案时以θ频率发生。 “这个想法是,你让正确的猜测感觉对大脑更正确,不正确的猜测感觉更不正确,”米勒说。

这种极低电压电刺激的形式已经被批准用于人体。

Brincat说:“这是人们在人类中使用的一种技术,所以如果它有效,它可能对增强记忆力或治疗神经紊乱有潜在的临床意义。

该研究由国家心理健康研究所和Picower基金会资助。

出版物:(正在出版)Nature Neuroscience

来源:麻省理工学院新闻Anne Trafton

图片:Jose-Luis Olivares /麻省理工学院

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