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操控人脑记忆!北京大学合作团队开发“动态扰动”工作记忆操控范式

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在许多回忆进程中,例如言语、运动操控、情节回忆和决议方案,在工作回忆(Working Memory)中暂时保存一系列用于子序列方案或动作的项目是一项必不可少的功用。心思依据和核算模型标明,该进程依赖于注意力的改写或保存期间的神经再激活。风趣的是,最近的研讨和核算模型发起一个躲藏状况的凯时国际娱乐下载WM网络视图,即在坚持期间不要求继续放电。取而代之的是能够经过短期可塑性(short-term plasticity, STP)原理将项目暂时保存在突触权重中。实际上,这两个看似对立的提议能够很好组合成一个一致的结构,彼此促进并一起保护WM存储。

近来,来自北京大学心思与认知科学学院、北京清华大学生命科学中心、重庆大学医学院神经智能中心以及鹏程试验室AI研讨中心一起开发了一种新的“动态扰动”办法,能够修正WM项目的相对回忆强度。

从前的研讨标明,与使命无关的色彩特征归于同一目标时,他们会主动绑定到WM中要回忆的特征(例如方向)。因而,研讨团队经过操作别离绑定到每个WM项目的接连闪耀的五颜六色探针之间的正在进行的时刻联系,便能够将时刻相关的扰动应用于WM网络中这些项目特定的神经组件。因而,这种时刻上的扰动将经过调制项目之间正在进行的竞赛以某种办法影响动态WM网络,终究导致其根据STP的相对存储强度的改动。

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(“动态扰动”办法:在回忆留存期间,经过亮度序列在WM项之间构成时刻相关;图片摘自论文)

研讨人员进一步在150多名目标身上进行了六个试验,标明“动态扰动”办法能够在逐一试验的基础上成功地改动多项目WM的召回功能。首要,在保存期间将同步的接连亮度输入应用于色彩探针(“同步”操作)时,新近效应会明显中止。相反,当亮度输入在时刻上不相关(“基线”条件)时,新近效应坚持不变。第二,当色彩探针的亮度序列以与影响序列相同或相反的次序在时刻上彼此移位(“次序倒置”操作),它们会导致共同乃至倒置的新近效应。

终究,研讨团队建立了具有STP效应的理论接连招引神经网络(continuous attractor neural network, CANN)以仿照“动态扰动”试验。仿真成果成功地仿制了一切的试验成果,进一步证明了WM操作办法的神经机制。该模型标明,“动态扰动”经过STP原理修正了WM项目的突触功率,终究导致了其相对回忆力的改动。综上所述,研讨成果为根据STP的神经动力学在多项目WM中的重要作用供给了新的因果依据,并供给了一种有用的,非侵入性的办法来操作人类的WM。

论文链接:

https://doi.org/10.1016/j.pneurobio.2021.102023

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