脑电θ振荡影响大脑记忆和学习能力

神经元在大脑中产生有节奏的电活动模式。神经科学领域的一个悬而未决的问题是，这些被称为振荡的节律信号的主要驱动因素是什么。亚利桑那大学的研究人员发现，简单地回忆事件就能触发振荡，甚至比人们经历真实事件时更能触发振荡。

研究人员的研究成果发表在《神经元》（Neuron）杂志上，他们特别关注的是在探索、导航和睡眠等活动中出现在大脑海马区的所谓θ振荡。海马区在大脑记忆过去的能力中起着至关重要的作用。

这项研究的资深作者、亚利桑那大学心理学系认知与神经系统教授阿尔内-埃克斯特罗姆（Arne Ekstrom）说，在这项研究之前，人们认为外部环境在驱动θ振荡方面发挥着更重要的作用。但埃克斯特罗姆和他的合作者发现，大脑中产生的记忆是θ活动的主要驱动力。

"这项研究的主要作者、神经科学系研究生萨拉-西格（Sarah Seger）说："令人惊讶的是，我们发现，与直接经历事件相比，当一个人只是在回忆事情时，人类的θ振荡更为普遍。

埃克斯特罗姆说，研究结果可能会对治疗脑损伤和认知障碍患者，包括癫痫发作、中风和帕金森病患者产生影响。他说，记忆可以用来从大脑内部产生刺激并驱动θ振荡，随着时间的推移有可能改善记忆。

亚利桑那大学的研究人员与来自达拉斯德克萨斯大学西南医学中心的研究人员合作开展了这项研究，其中包括神经外科医生布拉德-莱加（Brad Lega）博士和研究技师詹妮弗-克里格尔（Jennifer Kriegel）。研究人员招募了 13 名患者，他们正在该中心接受监测，为癫痫手术做准备。作为监测的一部分，研究人员在患者的大脑中植入了电极，以检测偶尔的癫痫发作。研究人员记录了大脑海马区的θ振荡。

患者参加了一项虚拟现实实验，在实验中，他们通过操纵杆在电脑上导航到虚拟城市中的商店。当他们到达正确的目的地时，虚拟现实实验就会暂停。研究人员让参与者想象他们开始导航时的位置，并指示他们在头脑中导航刚刚经过的路线。然后，研究人员将初始导航时的θ振荡与参与者随后对路线的回忆进行了比较。

在使用操纵杆实际导航的过程中，与参与者只是想象路线时的振荡相比，振荡的频率更低，持续时间更短。因此，研究人员得出结论：记忆是人类θ振荡的强大驱动力。

埃克斯特罗姆说，弥补认知功能受损的方法之一是进行认知训练和康复。

"他说："基本上，你可以让有记忆障碍的病人学习如何更好地记忆。

今后，埃克斯特罗姆计划对自由行走的病人而不是躺在床上的病人进行这项研究，并观察自由导航与记忆在大脑振荡方面的比较。

"塞格说："能够直接比较原始经历时和后来检索该经历时的振荡，在设计新实验和理解记忆的神经基础方面，是该领域向前迈出的一大步。

More information: Sarah E. Seger et al, Memory-related processing is the primary driver of human hippocampal theta oscillations, Neuron (2023). DOI: 10.1016/j.neuron.2023.06.015

(责任编辑：泉水)

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