该图像说明了尖锐波纹在人类记忆形成和回忆中的核心作用。涟漪是电场中的短暂振荡波动，反映了海马体中神经元活动的快速爆发，海马体是人类情景记忆的核心区域。在波纹的时间窗口期间，皮层和海马体相互作用以恢复记忆的内容。
登陆足球场的外星科学家会突然站起来，一致地大喊大叫。以类似的方式，自九十年代以来，研究人员在啮齿动物中观察到一种特殊的神经元活动模式：成千上万的神经细胞在称为海马体的大脑中一致发射。但是，就像一个外星科学家一样，当这些神秘的同步爆发发生时，研究人员无法理解啮齿动物心灵的“语言”。
最近魏茨曼研究所的科学家成功地在人脑中记录了这些快速爆发的活动 – 称为“海马涟漪” – 他们能够证明它们作为新记忆雕刻和随后召回的神经机制的重要性。这些研究结果今天出现在科学。
“波纹在其强度和时间上都是一个惊人的事件。它是由约15％的海马神经元同步激活的精心策划的爆发- 所有在大约十分之一秒内一起发射。这是一个神经细胞烟花表演，”该研究所神经生物学系的Rafi Malach教授。首先发现它们在睡眠和休息的精神状态中出现，并且它们在啮齿动物的空间导航记忆中起重要作用。直到最近才发现，在清醒状态期间，大群神经元中的这种同步电活动也发生在灵长类动物海马体中。然而，直到现在，科学家一直处于黑暗中，关于涟漪在人类认知和心理活动中的作用。
用MRI观察，植入癫痫监测患者海马的电极（黄点）。颜色表示海马的亚区域。尖锐的波纹在CA1区域最为突出，以红色显示。图片来源：魏茨曼科学研究所
当然，人类可以传达他们的想法，但大多数研究方法并没有让科学家详细了解大脑内部同时发生的事情。Yitzhak Norman，博士 马拉奇实验室的学生，他与美国Feinstein医学研究所的Ashesh Mehta教授一起领导了当前的研究，招募了在医学诊断过程中进行侵入性记录的患者。在该临床手术中，患有难治性癫痫的患者将电极植入多个脑区域以定位癫痫灶并通过手术将其移除。这些患者在癫痫发作期间在医院等待期间自愿参加记忆实验。
在实验过程中，为患者呈现了着名人物（如巴拉克·奥巴马，乌玛·瑟曼）或着名古迹（如自由女神像，比萨斜塔）的图片，颜色丰富，视觉细节丰富。 。要求患者尽可能详细地记住这些照片。在这个观影阶段之后，在完成一个短暂的分心任务之后，他们被要求，他们的眼睛被遮住，可以自由地回忆起这些照片并详细描述它们。在整个实验过程中，患者的谈话与他们相应的大脑活动同时被记录，这通过植入海马中的电极以及大脑皮层中的其他区域来揭示。
关联大脑的活动和患者的口头报告揭示了一些引人注目的观察结果。首先，人们发现涟漪爆发在自由回忆过程中起着至关重要的作用：在患者回忆并开始描述新图片之前大约一两秒钟，预期召回的涟漪效率显着增加。重要的是，海马涟漪重新表达了图片的内容：在观看阶段引起更多涟漪的图片在随后的召回过程中也引发了更多的涟漪。
该图像描绘了颅内电极（红色圆圈），其在观看图像时测量皮层电场的变化并且稍后自由地回忆相同的图像。在回忆期间，当海马体引发同步神经元活动（波纹）的快速爆发时，恢复视觉活动。
由于大脑活动同时记录在海马和大脑皮质中，研究人员能够证明涟漪与皮质激活同步，特别是在大脑的视觉中心，其中可能存储详细的视觉信息。此外，已知高级视觉中心专门用于表示特定视觉类别 – 例如，面部在一个皮质区域中表示，而在另一个区域中表示纪念碑。因此，当患者召回一张脸时，例如巴拉克奥巴马，或者另外一个纪念碑，例如艾菲尔铁塔，在相应的视觉中心中选择性地增强皮质活动。诺曼解释说：“在此期间，一些中心的精心策划行动被揭露出来，
这些发现大大扩展了我们对海马功能的理解。他们强调同步神经元群体活动的重要性。应该记住，海马爆发涉及数十万神经细胞的同步激活。“这构成了我们对人类记忆神经元机制的理解的重大进展，”马拉奇总结道。“雕刻记忆，它们的存储和回忆自然取决于一系列复杂的过程。然而，这种同步海马爆发的’神经元戏剧’清楚地表明它们在记忆形成和回忆中的核心作用。”#清风计划#
