一项发表于 Nature Neuroscience 的研究，通过颅内脑电图记录16名癫痫患者在情感词汇编码任务中的脑活动，揭示了人类岛叶与海马之间在记忆编码过程中的直接功能相互作用。研究发现，岛叶中存在功能分离的两个神经元群体：一个群体的非周期性活动变化能够预测成功记忆（记忆选择性群体），其活动遵循海马theta节律但先于海马ripple；另一个群体则对词汇的情绪效价（积极/消极）有反应，但与记忆表现无关。直接电刺激记忆选择性岛叶位点可诱发同侧海马的早期响应，而刺激效价选择性位点则无此效应；相反，刺激海马位点可在所有岛叶位点产生缓慢、可变信号，提示岛叶-海马间存在不对称通信。该研究为理解皮层-海马相互作用在记忆编码中的机制提供了新见解。

背景：记忆编码中的海马-皮层相互作用

海马体对情景记忆编码至关重要，但它如何与皮层区域（尤其是岛叶——一个参与情感、内感受和认知控制的脑区）在编码过程中交互，此前尚不明确。主要难点在于：传统神经影像方法空间分辨率不足以解析皮层内功能分离的亚群，且缺乏直接因果测试。

关键发现

1. 岛叶中存在功能分离的记忆选择性与效价选择性神经元群体

• 16名癫痫患者（植入岛叶217个位点、海马131个位点）执行情感词汇编码任务（积极、中性、消极词），随后进行自由回忆测试。

• 关键结果：在编码阶段，一部分岛叶位点的非周期性活动（1/f斜率，反映兴奋/抑制平衡）的变化能够预测后续是否成功回忆（“记忆选择性”位点）。另一部分岛叶位点则对词汇的情绪效价有选择性反应（“效价选择性”位点），但与记忆表现无关。这两类位点在岛叶前部存在解剖学上的重叠。

2. 记忆选择性岛叶活动的时序：跟随海马theta，先于海马ripple

• 对海马和岛叶的神经振荡进行时频分析。

• 关键时序关系：成功记忆编码时，海马theta（4-8 Hz）功率首先增加，随后岛叶记忆选择性位点的非周期性活动发生变化，最后海马ripple（80-120 Hz高频振荡）功率增加。

• 这种时序模式提示：海马theta可能“门控”岛叶的编码相关活动，而岛叶活动反过来可能促进或参与海马ripple的产生（后者已知参与记忆巩固）。

3. 直接电刺激揭示岛叶-海马间的不对称功能连接

• 刺激岛叶记忆选择性位点：可诱发同侧海马的早期（约20-50 ms）响应（平均诱发电位）。刺激效价选择性位点则无此效应。

• 刺激海马位点：可在所有岛叶位点（包括记忆选择性和效价选择性）诱发出缓慢、延迟（约100-200 ms）、可变性高的响应，且无区域特异性。

• 结论：岛叶（记忆选择性群体）→海马的连接是快速、直接、功能特异性的；海马→岛叶的连接则是广泛、缓慢、非特异性的。提示信息流主要从岛叶的记忆编码相关群体流向海马。

机制模型与意义

模型：在编码情感性信息时，海马theta节律可能首先“启动”记忆编码状态，随后岛叶中记忆选择性神经元群体被招募，进行某种形式的“语义/情感-情景绑定”计算，其输出（通过快速、单突触或寡突触投射）反馈至海马，触发或增强海马ripple，从而巩固记忆痕迹。

核心概念突破：

• 岛叶功能分离：首次在单细胞群体水平（通过颅内记录）证明，同一皮层区域内存在功能分离的神经元群体——一部分参与记忆编码，另一部分编码情绪效价。这解释了岛叶在多种功能中的参与。

• 非周期性活动作为记忆 biomarker：岛叶的非周期性活动（而非传统振荡功率）变化可预测记忆成功，提示兴奋/抑制平衡的精细调节是记忆编码的关键。

• 不对称的皮层-海马通信：信息流方向性和特异性具有高度结构性差异，挑战了“皮层-海马交互是双向对称”的简化模型。

临床转化潜力

治疗靶点：

• 闭环记忆增强：实时监测岛叶记忆选择性位点的非周期性活动，触发海马刺激或岛叶自身刺激，可能增强记忆编码（例如在阿尔茨海默病或创伤性脑损伤中）。

• 情感记忆调控：通过刺激岛叶效价选择性位点，可能调节病理性情绪记忆（如创伤后应激障碍中的恐惧记忆）。

生物标志物：

• 岛叶1/f斜率可作为记忆编码成功的颅内电生理生物标志物，用于评估麻醉深度、意识水平或认知状态。

研究局限与未来方向

• 局限：研究人群为癫痫患者，可能存在神经病理改变；刺激实验样本量较小（刺激位点有限）；未测试岛叶刺激对记忆表现的因果影响（仅测试了诱发响应）。

• 未来：在非癫痫患者（如脑肿瘤术中记录）中验证；使用闭环刺激，在编码关键时刻增强岛叶-海马通信，测试是否可提高记忆成绩；探索岛叶非周期性活动的神经化学基础（如GABA/谷氨酸比值）。

专家点评

BioGuider特邀评论员、认知神经科学家陈敏（音译）教授评论：“这项研究的技术亮点在于结合了颅内记录的高时空分辨率与直接电刺激的因果测试。它揭示了岛叶不是海马的被动‘听众’，而是主动参与记忆编码的‘对话者’，且这种对话具有高度选择性和方向性。最令人兴奋的是，岛叶的非周期性活动作为记忆成功的预测因子，暗示记忆编码可能更多地依赖于网络兴奋性的‘基调’而非特定振荡节律。这为设计新一代脑机接口提供了新思路——或许我们可以通过调节皮层兴奋/抑制平衡来改善记忆。”

文献来源：
Huang, W., Lyu, D., Stieger, J.R. et al. Direct interactions between the human insula and hippocampus during memory encoding. Nat Neurosci 28, 1763–1771 (2025). https://doi.org/10.1038/s41593-025-02005-1

数据与代码可用性：

• 数据：OSF (https://osf.io/r2kj8/)

• 分析代码：GitHub (https://github.com/LBCN-Stanford/2025_Insula)