Nature子刊：研究发现灵活信息编码的快速 θ 网络机制-杭州脑海科技有限公司

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灵活行为（flexible behavior）需要门控机制（gate mechanism）选择要编码的目标或任务相关信息，并保持工作记忆（working memory，WM），过滤不相关信息。现有研究大多支持劳动分工理论，认为信息维持依靠的是侧额顶叶的相互作用，而门控则靠纹状体。

2023年5月19日，美国西北大学的助理教授Elizabeth L Johnson及其研究团队在Nature Communications （IF=17.694）上发表了题为“A rapid theta network mechanism for flexible information encoding”的文章，探究了新皮质大脑网络同步波动支持允许信息进入工作记忆和即时改变目标的神经机制。研究发现：识别区域内和区域间活动的快速变化，揭示了颅内脑电图患者的新皮层的门控机制，可以预测随后的行为输出。

快速改变行为或灵活行为的能力取决于先前确定的“门控”机制，该机制打开了一个隐喻的“门”，能够让相关信息进入然后关闭，将不相关的信息拒之门外。

研究人员研究了接受颅内脑电图（EEG）监测的神经外科患者。在脑电图监测期间，患者被要求执行根据先前研究改编的工作记忆任务。

输入门控操作和策略使用

研究人员发现：患者新皮层大脑网络中θ脑电波同步性的快速变化支持记忆和行为的调节。具体而言，研究人员首先证明了信息积累机制的分布式新皮层网络的工作记忆。

支持工作记忆的区域高频宽带（High-frequency broadband，HFB）信息积累和过滤

其次，θ同步（theta synchrony，人类的情景记忆依赖于Theta振荡协调不同脑区域的细胞活动）的快速变化表明：在默认模式网络连接的变化模式中支持过滤；图论分析进一步将过滤任务相关信息和过滤掉不相关信息分别与背侧和腹侧注意网络联系起来。

区域间θ信息积累效应支持工作记忆

支持工作记忆的跨区域θ过滤效果

该研究的发现将这种门控机制确立为灵活行为的推动者，这一作用以前归因于大脑的纹状体。研究人员指出，“除了揭示新皮层门控机制外，我们的研究结果还有助于我们了解人类行为如何从大脑网络的相互作用中出现。”

参考文献

Johnson EL, Lin JJ, King-Stephens D, et al. A rapid theta network mechanism for flexible information encoding. Nat Commun. 2023;14(1):2872. Published 2023 May 19. doi:10.1038/s41467-023-38574-7

资讯来源

https://medicalxpress.com/news/2023-06-fluctuating-gating-mechanisms-flexible-brain.html

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