發(fā)布時(shí)間：2023-10-18
2023年10月17日，《Neuroscience Bulletin》在線(xiàn)發(fā)表了題為《Theta Oscillations Support Prefrontal-hippocampal Interactions in Sequential Working Memory》的研究論文。該研究由中國科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng )新中心（神經(jīng)科學(xué)研究所）葉錚研究組與上海交通大學(xué)醫學(xué)院附屬瑞金醫院占世坤團隊合作完成。該研究通過(guò)立體定向腦電圖技術(shù)，發(fā)現人腦前額葉-海馬環(huán)路通過(guò)theta振蕩支持時(shí)間序列信息的在線(xiàn)加工。
人們每天都要在線(xiàn)加工大量的時(shí)間序列信息。聊天時(shí)要決定先說(shuō)什么后說(shuō)什么，干活時(shí)要決定先做什么后做什么。神經(jīng)退行性疾病（如帕金森病、阿爾茲海默病）患者常常難以加工時(shí)間序列信息，并對步驟較多的事情感到困惑等。團隊成員在前期工作中發(fā)現，theta振蕩是人腦在線(xiàn)加工時(shí)間序列信息的神經(jīng)振蕩標志信號。
為進(jìn)一步探索時(shí)間序列信息在線(xiàn)加工的神經(jīng)機制，該研究通過(guò)立體定向腦電圖技術(shù)，結合磁共振成像，在20名癲癇患者進(jìn)行時(shí)間序列記憶任務(wù)時(shí)，收集了43個(gè)背外側前額葉位點(diǎn)和56個(gè)海馬位點(diǎn)的局部場(chǎng)電位數據。
團隊成員發(fā)現，人腦在線(xiàn)加工時(shí)間序列信息時(shí)，背外側前額葉和海馬通過(guò)theta振蕩實(shí)現交互。首先，在編碼時(shí)間序列信息時(shí)，海馬theta振蕩短暫增強，在編碼和保持時(shí)間序列信息時(shí)，背外側前額葉theta振蕩持續增強。其次，背外側前額葉theta振蕩和海馬theta振蕩的相位一致性持續增強。更重要的是，在theta振蕩中，從背外側前額葉到海馬的信息流顯著(zhù)大于從海馬到背外側前額葉的信息流。背外側前額葉theta振蕩和海馬theta振蕩的相位一致性越強，從背外側前額葉到海馬的信息流越大，受試者記住的信息越準確。
圖注：A背外側前額葉位點(diǎn)和海馬位點(diǎn)。 B海馬和背外側前額葉theta振蕩的能量增強。C背外側前額葉和海馬theta振蕩的相位一致性增強。背外側前額葉到海馬的信息流增強。
該研究首次揭示了人腦前額葉-海馬環(huán)路通過(guò)theta振蕩支持時(shí)間序列信息的在線(xiàn)加工，證實(shí)了前額葉-海馬環(huán)路在時(shí)間認知中發(fā)揮關(guān)鍵作用，在傳統的海馬和空間認知研究之外，提示了新的研究方向。
中國科學(xué)院大學(xué)研究生蘇明宏和上海交通大學(xué)醫學(xué)院附屬瑞金醫院胡柯嘉博士為該研究的共同第一作者，腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng )新中心葉錚研究員和瑞金醫院占世坤主任為共同通訊作者。該研究得到了科技部和上海市的資助。
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