大脑的记忆节律神经元如何同步以存储和唤起记忆

摘要：研究癫痫患者的人员发现，内侧颞叶的神经细胞与慢脑波协同放电以编码和提取记忆。这种同步（称为θ相锁定）每秒1 - 10个周期，在学习和回忆时都活跃。记忆形成时这种节律的强度不能预测信息之后是否被记住，表明它是记忆的一般特征而非回忆成功的标志。这项工作加深了我们对大脑内部节律如何组织记忆处理的理解，并可为应对记忆障碍的未来策略提供参考。

关键事实：

• θ相锁定：神经元在学习和回忆时将其放电与慢脑波相位对齐。
• 非回忆预测因子：学习时θ相锁定的强度不能保证之后记忆成功。
• 治疗潜力：研究结果可指导理解和治疗记忆障碍的方法。

来源：波恩大学

波恩大学医院（UKB）、波恩大学和弗莱堡大学医学中心的研究团队对编码和提取新记忆内容的大脑过程有了新见解。该研究基于对癫痫患者单个神经细胞的测量，展示了它们如何遵循内部节律。研究成果发表于《自然通讯》。

多数神经细胞总是在相同振荡时间放电，但有些在学习和记忆间改变其偏好时间。

“就像乐队成员遵循共同节拍，神经细胞的活动似乎与大脑每秒1 - 10次的电振荡有关。细胞更倾向于在这些脑波的特定时间放电，这就是θ相锁定现象。”波恩大学的第一作者、博士后研究员Tim Guth博士说，他最近从弗莱堡大学医学中心加入UKB的认知与转化神经科学小组。

Tim Guth和Lukas Kunz带领的研究团队发现，神经细胞和脑波的相互作用在新信息的学习和记忆中都活跃，特别是在人类记忆的核心区域内侧颞叶。

然而，在空间记忆研究中，记忆形成时神经细胞θ相锁定的强度与测试对象之后能否正确回忆记忆内容无关。

“这表明θ相锁定是人类记忆系统的普遍现象，但不能单独决定成功回忆。”通讯作者、UKB癫痫学诊所认知与转化神经科学工作组负责人、波恩大学跨学科研究领域（TRA）“生命与健康”成员Lukas Kunz教授说。

神经细胞与电信号的相互作用 多数神经细胞总是在相同振荡时间放电，但有些在学习和记忆间改变其偏好时间。

“这支持了大脑能在脑波内区分学习和提取过程的理论，就像乐队成员在乐曲中不同时间开始演奏。”Guth说。

该研究为新记忆形成时神经细胞和大脑电信号如何相互作用提供了新见解。

Kunz教授总结：“更好地理解这些过程从长远看有助于我们更好地理解和更有效地治疗记忆障碍。”

研究团队通过利用癫痫治疗的一个特性，在研究中观察记忆过程中神经细胞和脑波的相互作用。难治性癫痫患者大脑中植入电极用于诊断。目的是确定癫痫发作的确切来源以获得更好的手术效果。这些植入电极也可用于记录单个细胞水平的人类大脑活动。研究人员使用了在弗莱堡大学医学中心获取的测量数据，并感谢所有参与研究的患者。

参与机构和资金 除波恩大学医院（UKB）、波恩大学和弗莱堡大学医学中心外，哥伦比亚大学（美国纽约）也参与了。研究由联邦研究、技术与空间部（BMFTR）、美国国立卫生研究院（NIH）、美国国家科学基金会（NSF）、德国研究基金会（DFG）以及北莱茵 - 威斯特法伦州文化与科学部的回归项目资助。

作者：Inka Väth 来源：波恩大学 联系：Inka Väth - 波恩大学 图片：图片来源于Neuroscience News 人类空间记忆中单个神经元的θ相锁定 为更好理解人类中的这种尖峰 - 场关系，我们利用癫痫患者执行空间记忆任务时的单个神经元记录，检查了人类θ相锁定（随时间在相似θ相的神经元放电）。时间分辨光谱参数化和逐周期分析表明，在陡峭的非周期斜率和显著的θ振荡期间，θ相锁定更强。一些神经元改变其偏好相位，支持了编码和提取在θ周期内分离的理论。

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