在《神经科学》(Journal of Neuroscience)上发表的一篇论文中,研究人员就工作记忆如何起作用展开了争论。工作记忆是指你如何记住一些事情,比如去一家新餐馆的方向和线路,以及服务员在你坐下后大声说出的特色菜清单。麻省理工学院(MIT)皮考尔学习与记忆研究所(Picower Institute For Learning And Memory)的博士后、论文主要作者米克尔·伦德奎斯特(Mikael Lundqist)说:鉴于工作记忆能力与智力有很强的相关性,而且它的功能障碍是精神分裂症和孤独症等常见精神障碍的一个主要症状,该领域对其工作记忆能力原理有一个真正的了解很重要。皮考尔大学的厄尔·米勒教授说:几乎所有的主要精神疾病都与工作记忆缺陷有关,但如果能弄清楚工作记忆是如何工作的,就能弄清楚如何修复它。工作记忆是意识的速写本,难道不是每个人都想知道我们的意识思维是如何工作的吗?该期刊上反对这种“双重观点”的论文是由维克森林医学院的Christos Constantinidis领导。
尖锐的分歧
博科园-科学科普:争论的中心问题是在你听到或看到你需要记住的东西后会发生什么,然后你必须记住或控制它,然后再应用它。在这段时间里,或者说“延迟期”,大脑额叶前部皮层的神经元是通过持续不断地放电来维持它,就像一辆正在空转的汽车发动机一样,还是通过短暂而协调的脉冲来储存和检索信息,类似于长期记忆的工作方式?瑞典斯德哥尔摩皇家理工学院的伦德奎斯特(Lundqvist)、米勒(Miller)和帕维尔?赫尔曼(Pawel Herman)在他们的论文中选择了后者。认为在最近的实验观察中,简短的、协调爆发是显而易见的,而且这种活动可以更令人满意地产生工作记忆的关键属性,包括高效、独立、精确定时地控制多个项目。重要的是在延迟期间的尖峰会驱动神经连接或突触改变,这强化了尖峰在工作记忆中起着关键作用的经典观点。分歧仅仅在于,这种激增的活动并不像在旧实验中看起来那样持久。
研究正在展示另外一种机制,通过这种机制,大脑钉住工作记忆并给予意志控制。研究并没有反驳延迟活动激增在工作记忆中起作用的观点,它进一步支持了这一观点。只是说在更细粒度的层面上,还有一些额外的事情在发生。例如许多分歧来自于不同的研究人员如何收集和分析数据。麻省理工学院的研究人员表示:支持持久性解释的数据主要来自于分析,研究人员在许多工作记忆试验中平均计算了少量神经元的放电模式。然而,从长期来看,平均水平往往会使数据趋于平稳。相反在新实验中,科学家们分析了每个单独试验中许多神经元的突起。很明显,当动物执行工作记忆任务时,神经元群会以短暂的、协调的爆发方式放电。
在研究中,米勒实验室的成员还展示了神经元群是如何协调,展示了大脑节律的大规模、精确定时的相互作用是如何与工作记忆功能的目标导向控制相关联,比如存储或释放大脑中的信息。一些分歧来自于工作记忆功能的模型。Miller和Lundqvist认为,神经元在短时间内激发,内聚性爆发,与环流振荡一致,这在功能上讲得通。例如比让神经元每时每刻都在工作消耗的能量更少,而且很容易解释如何同时记住多个项目(不同的突发事件代表不同的信息片段,可以在不同的时间发生)。此外,将信息存储在突触连接的模式中,比神经元不断通过活动来维持信息更容易分散注意力。把信息储存在尖刺和突触的混合物中可以让大脑更灵活,它可以平衡不同记忆的激活,让大脑在不互相干扰的情况下保存多个记忆。另外突触还可以暂时储存记忆,而神经突还可以处理其他的想法,这可以解释为什么工作记忆不会被暂时分散注意力的事情抹掉。
必须解决这个问题
随着大量新的研究活动和数据,这个争论的时机已经到来。现在是时候看看证据是什么,并决定用什么实验来解决这个问题。我们需要更多的实验来解决这个问题,不仅会让我们对持久性问题有更深入的了解,也会对工作记忆功能有更深入的了解。为了帮助研究继续前进,麻省理工学院的论文提出了四个主要原则:测量单个神经元整个群体的活动;分别分析每一项试验;使动物完成的任务足够复杂,需要控制多个信息片段;测量神经节律,而不仅仅是激增。
博科园-科学科普|参考期刊文献 :《神经科学》(Journal of Neuroscience)|研究/来自:麻省理工学院,DOI: 10.1523/JNEUROSCI.2485-17.2018
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