东方时讯网工作记忆，即有意识地记住和操纵新信息的便捷能力，需要工作。特别是，前额叶皮层中参与的神经元必须同步工作以集中我们的思想，无论我们是记住一组方向还是今晚的特色菜单。麻省理工学院皮考尔学习与记忆研究所的研究人员进行的一项新研究显示了这种关注是如何出现的。
《科学报告》研究中的关键指标是神经元活动的可。科学家们普遍认为，更少的可活动意味着更专注于对任务的协调。对这种变异性的测量确实表明，当人类和动物在实验室的工作记忆游戏中集中注意力时，这种变异性会降低。
在2016年至2018年期间的几项研究中，主要作者MikaelLundqvist和共同资深作者EarlK.Miller通过对数百个神经元的直接测量和严格的建模表明，前额叶皮层中伽马频率节律的爆发协调了记住信息的神经表示.信息表示可以在单个神经元群的同步尖峰中测量。与此同时，贝塔频率节律的爆发实现了大脑对这些信息的操纵。这一被米勒称为“工作记忆2.0”的理论挑战了神经元维持工作记忆这一长期以来的正统观念通过稳定、持续的活动获取信息。该旧模型的支持者是从相对较少的神经元中进行的平均测量得出的，他们使用基于计算机的大脑活动模型来辩称，减少的变异性不能来自节律活动的间歇性爆发。
但新的研究表明，减少的变异性确实出现了。
麻省理工学院脑与认知科学系皮考尔教授米勒说：“我们使用从前额叶皮层记录的实际神经活动来表明，当动物专注于一项任务时，有节奏的爆发会减少它们的变异性。”
米勒说：“我们认为重要的工作记忆的所有现象，伽马爆发的爆发都在做他们应该做的事情。”“当动物执行工作记忆任务时，这一切都变得更加专注，这自然会降低可。它显示了工作记忆的这些新节奏元素如何与你的大脑完全兼容，将其活动集中在手头的任务上。”
直接观察
在这项研究中，当六只动物玩三种不同的工作记忆游戏时，Lundqvist和团队测量了数百个神经元中的伽马爆发和个体神经尖峰。他们还使用一种称为“Fano因子”的计算方法，分析了不同试验的活动差异有多大。
随着动物完成每项任务，伽马爆发和峰值速率与基线期有明显差异，这与它们受到任务需求的调节一致。例如，在一项任务中，当每个要记住的项目出现时，它们会短暂达到峰值，然后在测试动物的记忆力时再次达到峰值。
虽然活动明显受到任务的调节，但试验之间的变异性也是如此。在每项任务中，他们发现在任务开始之前变异性最高——这是动物可以思考他们想要的任何东西的“基线”条件。但是一旦动物不得不再次专注于这项任务，它们的伽马射线爆发和神经尖峰就会变得与上次或下一次执行任务时的情况更加相似。此外，变异性的降低也与任务的关键时刻密切相关(例如，要记住的东西的呈现)。
“我们的研究结果表明，人口爆发事件一直是由各种认知线索决定的，”米勒实验室的前博士后伦德奎斯特说，他现在是斯德哥尔摩卡罗林斯卡学院的首席研究员。“当我们专注于特定任务时，与其他认知线程相关的人口事件会安静下来。因此，单个神经元尖峰变得更加受该特定任务的支配。”
可的减少不仅在时间上如此，在空间上也是如此。伽马爆发和尖峰代表任务信息的前额叶皮层区域显示出比不代表任务信息的区域更大的可下降。
模拟表明因果关系
虽然直接测量显示变异性的减少与专注思考的任务需求相称，但该团队还调查了峰值变异性的减少是否是伽马爆发变异性减少的结果。
利用他们对伽马暴及其变异性的测量，他们模拟了尖峰的变化(例如尖峰的速率)，以查看伽马暴变化的减少是否必然导致尖峰变化的减少。
“我们使用了一个简单的模型，根据当前是否存在正在进行的伽马暴事件，我们为神经元提供了两种不同的放电率，”Lundqvist说。“然后简单地根据记录的伽马暴事件的时间，我们制作了数千个尖峰序列。这些人工尖峰序列的可变化与最初记录的非常相似。这表明参与人口事件在很大程度上推动了这种减少。”
科学家们说，总而言之，他们发现可随着工作记忆任务的需求而降低，并且这是由伽马节律爆发的时间和位置引导的。
作者写道：“我们发现，在工作记忆任务期间，与任务相关的脉冲和伽马能量爆发调制导致交叉试验减少了神经活动的可。”“我们进一步发现，伽马爆发变异性的降低与尖峰变异性的降低之间存在直接关系。它们在时间和空间上同时发生。”