在复杂的认知任务中,大脑如何协调不同区域之间的信息处理速度是一个核心神经科学问题。近期发表于《Nature Communications》的一项研究指出,顶叶皮层(Parietal Cortex)通过一种选择性机制,精确调控了前额叶皮层(Prefrontal Cortex)的神经时间尺度(Neural Timescales)。
研究团队通过对非人灵长类动物进行神经电生理记录,观察到前额叶皮层神经元表现出异质性的时间整合窗口。实验数据表明,当顶叶皮层受到特定抑制或刺激时,前额叶神经元的自相关衰减时间(Autocorrelation decay time)发生了显著偏移。这种时间尺度的动态调整,直接影响了前额叶在处理工作记忆和执行控制任务时的信息整合效率。
为了探究其背后的计算原理,研究人员构建了一个大规模递归神经网络模型。模型模拟显示,顶叶皮层通过反馈投射,能够动态改变前额叶局部回路的兴奋性与抑制性平衡(E/I balance),进而改变神经元群体对输入信号的积分时间。这一发现证实了顶叶皮层不仅是感觉信息的汇聚中心,更是高级认知功能中时间尺度调控的“指挥官”。
该研究不仅揭示了皮层间相互作用的新维度,还为理解精神分裂症、自闭症等伴随认知时间处理障碍的神经精神疾病提供了潜在的生物学机制解释。未来研究将进一步探索这种调控机制在不同行为状态下的可塑性变化。
Journal Reference: Ramadan, M., et al. Selective control of prefrontal neural timescales by parietal cortex. Nature Communications (2024).