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以下文章由《神经科学公报》的作者发表在英文版的《神经科学公报》上。
时间是人类理解世界的基本维度。 人脑如何构建时间序列，编码和记忆一系列事件是心理学和神经科学中普遍关注的问题。 前额叶和海马体是处理时间序列信息的关键大脑区域。 前额叶受损的患者通常难以按时间顺序组织一系列运动。 海马体受损的患者和动物通常难以按时间顺序记住一系列事件。 但关键的未解决的科学问题是前额叶和海马体在连续的工作记忆中如何相互作用
《神经科学通报》2024年第2期封面文章发表，作者是中国科学院脑科学与智能技术卓越卓越研究中心叶铮课题组与上海交通大学医学院附属瑞金医院功能神经外科詹世坤该团队的研究题为“Theta oscillations support prefrontal-hippocampal interaction in sequential working memory”**。 该研究表明，人脑的背外侧前额叶和海马体通过θ振荡支持时间序列信息的处理。
使用立体定向脑电图（SEEG）结合磁共振成像，研究人员收集了来自43个背外侧前额叶部位和56个海马位点的局部场电位数据，同时20名癫痫患者进行了连续的工作记忆任务（图1A）。
在连续的工作记忆任务中，受试者按顺时针顺序记住四条线的方向（图1b）。 在顺序条件下，四条线是按顺时针顺序呈现的，受试者只需要记住线条的呈现顺序的方向。 在随机条件下，四条线以随机顺序排列，受试者需要按顺时针顺序重新排列线条，并记住它们面向的方向。 研究人员发现，与顺序条件相比，受试者需要更长的时间来思考线的方向，并且在随机条件下对线的方向记忆不太准确（图1c）。
图1a海马体和背外侧前额叶 （DLPFC） 中的电极位置。 b顺序工作记忆任务。 c更长的思考时间和更大的回忆错误。
研究人员随后分析了局部场势数据，发现背外侧前额叶和海马θ振荡的一系列变化。 首先，在编码序列信息时，海马θ振荡的能量（3-10 Hz）短暂增强。 背外侧前额叶θ振荡的能量继续增加，同时编码和维持序列信息（图2A）。 其次，背外侧前额叶θ振荡和海马θ振荡的相位一致性在编码和维持序列信息的同时继续增加（图2B）。 更重要的是，在θ振荡中，从背外侧前额叶到海马的信息流明显大于从海马到背外侧前额叶的信息流。 从背外侧前额叶到海马体的信息流继续增强，同时编码和维持序列信息（图2C）。 背外侧前额叶 Theta 振荡和海马 Theta 振荡的相位一致性越强，从背外侧前额叶到海马的信息流就越大，受试者对线方向的记忆就越准确（图 2D）。
图2a增强海马体和背外侧前额叶θ振荡的能量。 b增加背外侧前额叶和海马θ振荡的相位一致性。 c海马体的背外侧前额叶增强。 dTheta振荡的相位一致性越强，记忆越准确。
综上所述，这项研究首次揭示了人脑的前额叶-海马环通过Theta振荡支持时间序列信息的处理，证实了前额叶-海马环在时间认知中起着关键作用除了传统的海马和空间认知研究外，它还提出了新的研究方向。
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su m, hu k, liu w, wu y, wang t, cao c, et al. theta oscillations support prefrontal-hippocampal interactions in sequential working memory. neurosci bull 2024, 40:147–156.
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