1.中国科学院自动化所蒋田仔团队在Trends in Cognitive Sciences发表了一篇关于内侧颞叶在工作记忆中的作用综述。
2.人类颅内神经记录直接揭示了内侧颞叶在工作记忆中的功能特异性和相互作用。
3.其中，海马参与了工作记忆表征的质量和细节，编码了工作记忆负荷，并参与协调人类多个工作记忆项目。
4.另一方面，杏仁核编码了工作记忆内容的特异性，通过独立于认知负荷的机制支持工作记忆维持。
5.最后，内嗅皮层、旁海马等区域也在工作记忆处理中发挥作用，与大脑皮层相互作用支持工作记忆任务。
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生命科学
Life science
工作记忆是指在短时间内暂时保留和操纵信息的能力，被称为“意识思维的画板”，对于推理和决策等复杂的认知功能至关重要，神经科学的一个长期目标是了解工作记忆背后的神经机制。虽然大量研究报告了参与工作记忆的广泛的大脑皮层网络，但传统模型通常不包括内侧颞叶。颅内神经记录可直接跟踪神经活动，具有较高的时空分辨率，该技术揭示了内侧颞叶在工作记忆中的作用。2024年8月21日，中国科学院自动化所蒋田仔团队在Cell Press细胞出版社旗下期刊Trends in Cognitive Sciences发表了一篇题为“Re-evaluating human MTL in working memory: insights from intracranial recordings”的最新综述。本综述从人类颅内神经记录中深入了解（1）内侧颞叶内部区域的功能特异性和相互作用，以及（2）内侧颞叶与已建立的工作记忆网络之间的相互作用及其对工作记忆的贡献。
海马在工作记忆中的作用
来自人类海马的颅内记录为海马参与工作记忆提供了直接证据。研究结果表明，首先，海马参与了工作记忆表征的质量和细节，支持工作记忆过程中的精确表征。例如神经脉冲记录显示，某些海马神经元在工作记忆维护期间表现出持续活动，能够准确解码工作记忆内容。另外，局部场电位记录表明，即使在没有外部刺激的情况下，海马也可以维持工作记忆表征。其次，海马编码了工作记忆负荷。对于简单的视觉刺激，海马的放电率会随着工作记忆负荷的增加而增加；对于更复杂的刺激，海马gamma振荡活动会随着工作记忆负荷的增加而增加。第三，海马参与协调人类多个工作记忆项目。最近对人类海马的颅内神经记录表明，在维持多个工作记忆项目期间，海马中的gamma活动和theta阶段之间存在显著的耦合。最后，海马促进长期记忆的表征转换。人类颅内神经记录的研究揭示了从短期记忆到长期记忆海马表征格式经历的实质性转变：从早期的高阶视觉表征到后来更抽象的语义表征。进一步的研究表明，更大的转换与更好的长期记忆相关，强调了这种表征转换对记忆巩固的贡献。
杏仁核在工作记忆中的作用
人类颅内神经记录表明杏仁核参与了编码和维持工作记忆内容。首先，杏仁核编码了工作记忆内容的特异性。例如，神经脉冲记录显示，与海马相比，杏仁核中对偏好刺激有响应的细胞比例更高。此外，啮齿类动物的研究表明杏仁核在新奇性检测中起着特定的作用。其次，杏仁核通过独立于认知负荷的机制支持工作记忆维持。例如，在工作记忆维持期间杏仁核表现出显著的theta-gamma相位-幅度耦合，并且耦合值与工作记忆负荷无关。最后，杏仁核-海马存在动态信息交换，最近的一项人类颅内记录揭示了在工作记忆编码和维持过程中杏仁核-海马回路之间的双向相互作用。
内嗅皮层在工作记忆中的作用
人类颅内神经记录证明了内嗅皮层在工作记忆处理中的功能。一方面，研究表明内嗅皮层参与编码视觉空间工作记忆负荷，例如内嗅皮层在视觉空间工作记忆任务的维持阶段持续放电,并且这种持续活动随着工作记忆任务中的负荷而增加。另一方面，内嗅皮层可能在工作记忆处理过程中充当海马和大脑皮层之间的信息网关。例如，内嗅皮层和海马在工作记忆维持期间通过theta/alpha波段振荡实现双向相互作用，以及内嗅皮层的gamma活动和大脑皮层的delta/theta波段之间存在显著的相位幅度耦合。
旁海马在工作记忆中的作用
虽然旁海马在工作记忆中的作用仍未得到充分探索，但是初步研究结果表明其参与了工作记忆处理。颅内记录表明旁海马的部分神经元具有视觉刺激选择性，并且在视觉刺激消失后仍会继续表现出持续的脉冲活动。
▲图1.工作记忆的实验范式以及内侧颞叶在工作记忆中的作用
内侧颞叶与已建立的工作记忆网络之间的相互作用
为了探究在工作记忆过程中内侧颞叶是否与大脑皮层相互作用，需要同时记录执行工作记忆任务的人类的内侧颞叶和大脑皮层的活动。鉴于前额叶被广泛认为是工作记忆的核心区域，许多工作探索了前额叶和内侧颞叶之间的相互作用。研究发现内侧颞叶和前额叶之间存在theta/gamma波段相位耦合，表明远程通信有助于工作记忆处理。在工作记忆维持期间，前额叶对内侧颞叶施加自上而下的控制。具体而言，某些海马神经元在工作记忆维持期间将其活动锁定到前额叶中的theta波段。此外，内侧颞叶还对听觉和下颞叶皮质施加自上而下的影响。例如，在工作记忆编码过程中，信息从听觉皮层流向海马（自下而上），而在维持过程中，信息从海马传向听觉皮层（自上而下）。在视觉工作记忆的维持过程中，从旁海马到下颞叶皮质的信息流随着工作记忆负荷的增加而增加。
内侧颞叶-大脑皮层相互作用在精确度、负荷适应和序列处理三个方面支持工作记忆任务。首先，内侧颞叶到大脑皮层的连接可以预测回忆的精确度；其次，海马和大脑皮层之间的相位同步随着负荷的增加而增加；最后，内侧颞叶的theta振荡通过信息流和跨区域相位幅度耦合指导前额叶皮层处理序列信息。
总结
工作记忆对许多认知功能至关重要，传统上被认为与大脑皮层网络有关，不涉及内侧颞叶。然而，人类颅内记录的大量证据支持内侧颞叶参与工作记忆任务。进一步的研究表明，内侧颞叶的不同区域参与了工作记忆的不同方面，并且内侧颞叶与大脑皮层的相互作用支持工作记忆任务。需要修改当前的工作记忆模型以纳入内侧颞叶区域对工作记忆的贡献。
Trends in Cognitive Sciences