大腦電場像指揮,管理神經元處理工作記憶訊息

作者 | 發布日期 2022 年 03 月 14 日 18:44 | 分類 生物科技 Telegram share ! follow us in feedly


當人的大腦試圖記住一些交代事項、比如回家路上順便買些什麼日用品時,一項新研究表明,大腦記住這些訊息靠的並非單神經元電活動,而是它們產生的整體電場。

當神經科學家研究大腦如何處理工作記憶的訊息時,他們發現即使每次實驗重複相同任務,單個細胞的活動也有所不同,這種現象稱為認知代表漂移(representational drift)。

然而麻省理工學院與倫敦大學科學家發現無論涉及哪些特定神經元,這些細胞產生的整體電場都能提供讓大腦記住資訊的穩定一致訊號。

研究作者 Dimitris Pinotsis 形容該電場就像管弦樂團的指揮,神經元則是演奏者,就算演奏者替換或少了誰,指揮仍在上負責協調整個樂團以完成曲子,確保即使某些神經元死亡,大腦仍可正常發揮作用,即使發生認知代表漂移,大腦仍可藉這種機制全面運作。

為了測試大腦電場能否維持穩定且包含與特定任務相關的訊息,研究人員直接測量動物在遊戲時大腦表面神經元的電活動,正如預期出現認知代表漂移,單個神經元參與的活動也不盡相同,且電活動不僅從參與任務的神經元產生,也從正在處理無關事物的細胞中形成,導致訊號非常亂。

於是團隊後續再透過數學分析分離出相關神經活動,以確定哪些神經元是正在執行相同工作的團隊,再計算這些神經元活動於大腦表面產生的電場,研究結果表明,當動物在遊戲中要記住的提示方向相同時,電場表現得比潛在神經活動更加一致。

單個神經元之間的變化並非毫無意義,不同神經元每分鐘都表現出與剛剛不同的行為,但為了完成工作記憶任務,比神經元變化更重要的是整體維持一致。科學家正準備研究下一個問題:電場能否成為控制神經元的手段?

新論文發表在《NeuroImage》期刊。

(首圖來源:pixabay