神经科学家展示了Beta Rhythms控制工作记忆

麻省理工学院神经科学家发现了证据表明大脑控制它依赖于被称为β节奏的低频脑波的思考能力。

在需要在短时间内需要在工作存储器中保持信息的记忆任务中，MIT团队发现大脑使用β波在不同的信息之间有意识地切换。调查结果支持研究人员的假设，即Beta节奏是一个决定在工作存储器中读出或清除的信息时确定何时读出或清除所以我们可以考虑其他事情。

“β节奏就像制动器一样，控制何时表达在工作记忆中持有的信息并允许它影响行为，”MIT的Picower学习和记忆研究所和研究领先作者的博士后，MIKAEL Lundqvist说。

Earl Miller是Picower Institute和脑和认知科学系神经科学教授的Piceer教授是该研究的高级作者，它出现在1月26日的自然通信问题。

在节奏中工作

大脑中有数百万神经元，每个神经元产生自己的电信号。这些组合信号产生称为脑波的振荡，其频率变化。在2016年的研究中，米勒和Lundqvist发现伽玛节奏与编码和检索感官信息有关。

他们还发现，当伽玛节奏上升时，β节奏下降，反之亦然。以前的实验室工作表明，Beta节奏与“自上而下”信息相关联，例如当前的目标是如何实现它，以及任务的规则是什么。

米勒说，所有这一证据都会导致β节奏作为一种控制机制，该控制机制是确定允许从工作记忆中读出的信息的控制机制 - 米勒表示，允许控制有意识的脑功能。

“工作记忆是意识的草图，它是我们的控制权。我们选择思考的内容，“他说。“你选择何时清除工作记忆并选择何时忘记事物。您可以牢记牢记事物并等待在您有更多信息之前做出决定。“

为了测试这一假设，研究人员从预前期皮质中记录了大脑活动，这是用于执行工作记忆任务的动物的工作记忆的座位。动物首先看到一对物体，例如，接着是B.然后它们被示出为不同的对，并且必须确定它是否与第一对匹配。接后B将是一个匹配，但不是b随后是一个，或者是c。在整个序列之后，如果它们确定匹配的两个序列，则动物释放了一个条。

研究人员发现，大脑活动根据两对是否匹配而变化。当动物预期第二个序列的开始时，它保持了由伽马波表示的对象A的记忆。如果看到的下一个对象确实是一个，那么β波然后上升，研究人员认为从工作记忆中清除对象a。然后伽玛波再次上升，但这次大脑切换到持有关于对象B的信息，因为这是确定序列是否匹配的相关信息。

但是，如果所示的第一个对象不是匹配的，那么Beta波浪就向上升了，完全清除了工作记忆，因为动物已经知道整个序列也不是匹配。

“Beta和Gamma之间的相互作用就像你期望一个激动人控制机制采取行动，”米勒说。“Beta采取行动，即将访问工作存储器的信号。它清除了工作记忆，可以作为从一个思想或项目的交换机。“

一个新的模型

以前的工作记忆模型提出通过稳定的神经元射击记住信息。新的研究与他们之前的工作相结合，支持研究人员的新假设，即由尖刺的简要剧集支持工作记忆，这由β节奏控制。

“当我们在工作记忆中持有事情时（即留下某些东西'）），我们的感觉是它们稳定，就像我们打开的灯泡代表了一些想法。很长一段时间，神经科学家都想到了这必须意味着大脑代表这些思想的方式是通过不断的活动。这项研究表明，这不是这种情况 - 相反，我们的记忆闪烁在出现和出现的情况下。每次内存闪烁时，它都会闪烁，它骑在大脑中的一波活动之上，“Tim Buschman说是普林斯顿大学心理学助理教授，他们没有参与该研究。

来自Miller's Lab的其他另外两个卷文件为β作为认知控制机制提供了额外的证据。

在最近出现在历史记录的研究中，他们发现了与涉及将点模式分配成类别的不同任务中的β和伽马节奏之间的相互作用模式。在易于区分的两个模式的情况下，伽马节奏，携带视觉信息，在识别期间占主导地位。如果区分任务更加困难，Beta节奏，携带关于过去经验的信息，占主导地位。

在最近发表于国家科学院的诉讼程序中，米勒的实验室发现，β波是由前额叶皮层的深层产生的，并且伽马节奏由浅表层制作，处理感官信息。他们还发现，β波正在控制两种类型的节奏的相互作用。

“当你发现那种解剖学分离时，它在你期望它的基础设施中，这为我们的假设增加了很多重量，”米勒说。

研究人员正在研究这些类型的节奏是否控制其他大脑功能，如关注。他们还希望研究Beta和伽马节奏的互动是否解释了为什么它毫不困难地抓住一些以上的信息。

“最终，我们想看看这些节奏如何解释工作记忆的有限能力，为什么我们只能同时举行一些想法，并且在超过容量时会发生什么，”米勒说。“你必须拥有一种机制，可以补偿你过载你的工作记忆并做出比其他事情更重要的决定。”

该研究由国家心理健康研究所，海军研究办公室和Picower JFDP团契资助。

出版物：Mikael Lundqvist等，“Gamma和Beta在工作内存读数中爆发建议在其加权控制中的角色”自然通信9，物品编号：394（2018）DOI：10.1038 / S41467-017-02791-8