研究人員發(fā)現(xiàn)了一種被認為支持高級認知能力的關鍵神經(jīng)機制

西奈山科學家發(fā)現(xiàn)了一種神經(jīng)機制，據(jù)信該機制支持高級認知能力，例如計劃和解決問題的能力。它通過將信息從單個神經(jīng)元分配到前額葉皮層中更大的神經(jīng)元群來實現(xiàn)，前額葉皮層是暫時存儲和操縱信息的大腦區(qū)域。

眾所周知，人類一次只能記住有限數(shù)量的信息，并且他們采用不同的認知策略來克服這些限制，例如將信息組織成列表或組。研究小組發(fā)現(xiàn)，當大腦使用這些策略來組織信息時，前額葉皮層中的神經(jīng)代碼對單個神經(jīng)元的高度選擇性反應的依賴程度降低。相反，它們分布在更大的神經(jīng)元池中，這可能使信息更加可靠或穩(wěn)健。研究結果于 12 月 20 日在線發(fā)表在Neuron上。

“我們的研究為該領域提供了一個關于大腦如何分配資源以提高認知能力的重要新視角，”資深作者、西奈山伊坎醫(yī)學院神經(jīng)科學副教授 Erin Rich 博士說。“我們的研究結果將幫助科學家更好地理解并在未來可能治療記憶和認知障礙。”

該研究由 Rich 博士實驗室的博士后研究員 Feng-Kuei Chiang 博士領導，他之前曾研究過前額葉皮層在測序任務中的功能。

傳統(tǒng)上，神經(jīng)編碼的研究——將來自神經(jīng)元的電脈沖轉(zhuǎn)化為記憶、知識、決策和行動——的研究重點是單個神經(jīng)元的選擇性反應。西奈山團隊通過設計一項任務來探測導致認知能力提高的前額葉皮層變化，從而證明了這種方法的缺點。該任務允許受試者使用助記符(或記憶輔助)策略將信息排序為序列。

“我們發(fā)現(xiàn)受試者自發(fā)地產(chǎn)生不同的選擇模式，包括常規(guī)序列，以減少任務的工作記憶需求，”蔣博士說。

研究人員驚訝地發(fā)現(xiàn)，當受試者使用測序策略來組織大腦中保存的信息時，單個神經(jīng)元的可解釋反應并不能很好地預測記憶性能。使用該策略降低了任務中的錯誤率，但單個神經(jīng)元的活動似乎傳達的信息較少。他們能夠通過證明信息沒有丟失，而是更廣泛地分布在更大的神經(jīng)元群體中來協(xié)調(diào)這些發(fā)現(xiàn)。與代碼由較少數(shù)量的高度調(diào)諧神經(jīng)元支配時相比，任務相關信息可以恢復得一樣好或更好，并且分布式代碼似乎更可靠，因為它們提高了行為性能。

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