阐明神经信息处理机制的研究成果

首尔科学技术大学24日表示,该校融合教养学部教授 Han Hyobin 与麻省理工学院(MIT)脑与认知科学系 Earl Miller 教授研究团队、普林斯顿大学 Tim Buschman 教授共同研究,阐明了工作记忆(working memory)的容量限制原因及其运作原理。

首尔科技大学 Han Hyobin 教授与 MIT 的 Earl Miller 教授。首尔科学技术大学提供

首尔科技大学 Han Hyobin 教授与 MIT 的 Earl Miller 教授。首尔科学技术大学提供

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此次研究成果将发表于脑科学领域顶级权威学术期刊《Neuron》(https://doi.org/10.1016/j.neuron.2025.09.031),按照 Clarivate 最新期刊引文指标(JCI)排名,在神经科学(Neurosciences)领域314种期刊中位列第5名,处于前1.43%。


就像刚背下一个短电话号码或地址却很快又忘记的经历一样,工作记忆在容量和持续时间上都存在局限。


研究团队在大脑中相对缓慢的节律——4-8 Hz 的θ波中找到了原因。θ波是与专注和记忆相关的代表性脑电波。通过精确记录并分析猴子前额叶皮层中的神经活动,研究人员发现,工作记忆的提取会随着θ波特定相位(phase)的变化而得到维持或变得模糊。


θ波在负责将空间信息投射到解剖学区域的前额视野(frontal eye field)中,以行进波(traveling wave)的形式出现,并据此指挥表征工作记忆的细胞活动。由此确认了工作记忆的时空约束是如何形成的结构性机制。也就是说,研究发现了工作记忆中信息能够被成功提取所需的生理条件。进一步地,通过对θ波进行人为调控的大脑刺激实验,为增强人类工作记忆奠定了基础。


这一成果得益于 MIT 研究团队的精密测量与 Han Hyobin 教授的独创性分析相结合。本次研究突破了将工作记忆理解为“存放在大脑某处的静态信息”的传统观点,转而将其视为在脑电波这一动力学波动中不断被刷新更新的过程,成为观念转换的重要转折点。通俗地说,就像舞蹈是否连贯或错乱取决于是否踩准音乐节拍一样,工作记忆的表现也会随大脑的实时状态而变化。


这一发现为理解与工作记忆受损相关的神经科学机制(如老化、痴呆、注意缺陷多动障碍等)提供了新的视角。进一步来看,以θ脑电波为靶点,利用经颅电刺激等非侵入性脑刺激技术,有望成为逆转脑老化技术的起点。


主导该研究的 Han Hyobin 教授表示:“工作记忆常被比作书桌。大脑像图书馆一样可以储存海量信息,但一次能取出并加以审视的信息量,却像书桌上能摊开的书一样极为有限。本次研究回答了那张‘书桌’在哪里、又如何观察的问题,从而揭示了工作记忆的生物学实体,具有重要意义。”



此外,本研究得到了产业通商资源部产业技术炼金术士项目、韩国研究财团优秀新进研究(种子)项目、韩国研究财团以及首尔科学技术大学校内研究经费的资助。


本报道由人工智能(AI)翻译技术生成。

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