腦智卓越中心等發現大腦額葉皮層對工作記憶的靈活控制

　　8月22日，中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心王立平研究組和臨港實驗室閔斌研究組合作，在《神經元》（Neuron）上在線發表題為了《獼猴額葉皮層對序列工作記憶的靈活控制》的研究論文，揭示了額葉皮層對信息的靈活排序過程。該研究通過在清醒獼猴上進行高通量電生理記錄發現，在獼猴額葉皮層內存在對感覺信息和序列工作記憶信息可分離的群體編碼，在不同群體神經元的動態活動可反映大腦對序列工作記憶的靈活控制。

　　你是否曾在旅游時為如何安排一天的行程而糾結？想去玩的景點有abc，先去必看的景點a，然后再去b和c，還是根據路線的便利性先去景點c。日常生活中，我們經常遇到需要像規劃旅行一樣靈活地對事件進行排序的情況。大腦猶如一臺精密的機器，能夠靈活且精細的控制著記憶中的不同信息。

　　為探討大腦如何靈活地控制事件信息及順序，科研人員訓練獼猴進行視覺空間位置序列的排序任務。在每個試次中，獼猴需要記住屏幕上閃現的1至3個視覺空間位置的序列，并在不同實驗組中分別以正向或逆向的方式調整信息的順序進行匯報。

　　該研究利用高通量電極陣列在獼猴額葉皮層記錄大量的神經元活動并進行神經元群體分析發現，在額葉皮層中，存在可拆分的四個子空間即一個感覺信息子空間和三個記憶子空間。外界刺激首先進入公用的感覺子空間，其反映輸入的空間位置信息，之后通過額葉的控制分別分配到不同記憶子空間，用于存儲不同次序的空間位置信息。

　　明確游玩景點abc后，便要規劃何時前往哪個景點。結合各個景點的天氣狀況，靈活地調整旅行計劃可以幫我們盡情地享受旅行的樂趣。同樣，大腦額葉皮層也會依據不同的任務條件，適時地將各個信息分配到相應的記憶子空間以進行儲存。例如，序列abc，a信息在正向任務中，在第一個刺激出現進入感覺空間后即被分配到記憶子空間-1；而在逆向任務中，a信息會被分配到記憶子空間-3中，且由于序列長度的不確定性導致分配進子空間的時間產生延遲。同時，這種信息分配和排列的機制不僅適用于處理長度為3的序列，而且可以擴展到其他長度序列的條件。

　　這一研究揭示了額葉群體神經元在編碼序列工作記憶中精細的神經動態，反映出額葉皮層在序列工作記憶方面潛在的更普遍和抽象的控制機制。闡明額葉皮層對復雜認知的組合分解原理和其動態精確控制計算機制，是剖析高級認知功能的必要條件。

　　研究工作得到國家自然科學基金委員會、中國科學院和上海市的支持。