哦!研究人员发现了纠正错误的神经信号
经过8年的研究，RIKEN-MIT神经回路遗传学中心的科学家们捕捉到了一种隐藏在记忆传递之下的难以捉摸的大脑信号，并在此过程中，确定了第一个“哎哟”的神经回路——一个人有意识地意识到自己犯的错误并采取纠正行动的精确时刻。
该研究结果发表在细胞证实了一个20年前关于大脑区域如何交流的假设。近年来，研究人员一直在研究一类被称为伽马振荡的短暂大脑信号，这是一种毫秒级的同步波状电活动爆发，它像池塘里的涟漪一样穿过脑组织。1993年，德国科学家沃尔夫·辛格(Wolf Singer)提出，伽马波可以使记忆关联结合。例如，在一个被称为工作记忆的过程中，动物在探索环境时存储和回忆短期记忆关联。
2006年，麻省理工学院的研究小组在诺贝尔奖得主根川进(Susumu Tonegawa)的指导下开始了一项研究，以了解小鼠的工作记忆。他们训练动物在T形迷宫中穿行，并在路口向左转或向右转，以获得相应的食物奖励。他们发现，工作记忆需要海马体和内嗅皮层这两个大脑区域之间的交流，但小鼠如何知道正确的方向，以及记忆传递这一事件的神经信号尚不清楚。
这项研究的主要作者Jun Yamamoto注意到，老鼠有时会犯错，转向错误的方向，然后暂停，然后转向正确的方向，他在实验室笔记本上称之为“糟糕”的试验。出于好奇，他记录了回路中的神经活动，并在“哎呀”时刻之前观察到伽马波的爆发。当老鼠选择正确的方向时，他也看到了伽马波，但当它们没有选择正确的方向或没有纠正错误时，他就看不到了。
在一个样本试验中，老鼠只被允许进入一只手臂去获取食物(左图)。不久之后，动物将经历一个测试试验，在这个试验中，食物被放在不同于样品试验中使用的手臂上(右图)。动物必须记住被拜访的那只手臂，才能在正确的那只手臂上寻找食物。来源:日本
当动物在工作记忆任务中做出正确反应时，在迷宫t支点(下图，红色箭头)之前，观察到内嗅皮层和海马之间的高伽马振荡同步。来源:日本
动物自我纠正的情况，在这种情况下，动物意识到它进入了错误的手臂，随后纠正了它的方向。当动物意识到自己的错误反应时，内嗅皮层和海马体之间的高伽马振荡，而不是在迷宫的t分支点。因此，工作记忆的使用存在空间和时间上的转移。来源:日本
关键的实验是阻止伽马振荡，阻止老鼠做出正确的决定。为此，研究人员创造了一只转基因小鼠，其海马体中含有一种名为archaerhodopsin (ArchT)的光激活蛋白。通过在大脑中植入光纤，光线进入海马体-内嗅回路，关闭伽马活动。因此，老鼠不能再准确地选择正确的方向，“哎呀”事件的数量减少了。
这些发现为伽马振荡在认知中的作用提供了强有力的证据，并提出了它们参与其他需要检索和评估工作记忆的行为的前景。这可能会为一种被称为元认知的行为打开大门，或“思考思考”，对一个人的行为进行自我监控。关于“哎呀”案例中伽马振荡的出现，Tonegawa博士表示:“我们的数据表明，动物会有意识地监控它们的行为选择是否正确，并使用记忆回忆来改善结果。”
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出版
山本俊，sujunghyup Suh, Takeuchi Daigo和Tonegawa Susumu。与同步高频伽马振荡相关的工作记忆的成功执行。《细胞》，Amy 8 2014年出版。doi: 10.1016 / j.cell.04.009
