研究还发现与整个皮质的感觉信息的编码或抑制编码相关的脑电波的特定频带。
为了产生您的思想和行动，您的大脑会沿着其表面或皮层在区域层次结构中处理信息，范围从对传入感觉进行基本解析的“较低”区域到制定使用该新发现的计划的“较高”执行区域。知识。在一项新研究中，寻求解释该组织如何出现的MIT神经科学家报告了两个广泛的趋势：在三个不同区域的每一个中，信息编码或其抑制与特定脑电波频带之间的相似拔河相关，并且区域在层次结构中的地位越高，其在每个频带中的波峰频率就越高。 。
通过对动物三个皮质区域中数千个神经元和周围电场的测量和分析，该小组在《认知神经科学杂志》上的新研究提供了关于脑波如何振荡的统一观点，脑波是脑细胞活动的振荡方式，可以控制整个皮质的信息流。
麻省理工学院Picower学习与记忆研究所的Picower神经科学教授Earl Miller说：“当您查看以前的研究时，会看到我们在许多地区发现的例子，但是在不同的实验中都可以以不同的方式找到它们。”和该研究的资深作者。“我们想获得一张全景照片，所以我们就是这样做的。我们解决了整个皮质看起来像什么的问题。”
脑电波是大脑细胞处理信息时的振荡模式。一项新研究发现，不同的频段与编码或未编码的感官信息相关。
加入斯德哥尔摩大学的共同第一作者Mikael Lundqvist（曾是麻省理工学院的博士后）：“许多研究都研究了特定频率的相位在皮层区域之间如何同步。它本身已成为一个领域，因为同步会影响区域之间的通信。但可以说，甚至更重要的是，如果区域以完全不同的频率进行通信。在这里，我们发现跨地区的首选频率发生了这种系统性的变化。将以前的研究放在一起可能会让人怀疑，但据我所知，以前没有直接显示过。这是一个简单但可能非常基础的观察。”
该论文的另一位第一作者是Picower Institute的博士后Andre Bastos。
为了进行观察，研究小组让动物们能够正确地区分他们刚刚看到的图像，这是视觉工作记忆的简单壮举。在动物玩游戏的过程中，科学家们测量了每只动物在任务皮质层级的底部，中部和顶部的三个区域（视觉皮层，顶叶皮层和前额叶皮层）中数百个神经元的尖峰活动。 。他们同时跟踪了此活动产生的波浪。
动物等着看新图像时对脑电波功率的测量结果显示，每个区域的beta频带都有明显的峰值：视觉皮层V4约为11 Hz，顶叶皮层约为15 Hz，前额叶皮层约为19 Hz。
他们发现，在每个区域中，当对图像进行编码（首次显示时）或调用图像（测试工作记忆时）时，theta和脑电波的伽马频带的功率会突然增加，α的功率会增加和β谱带会减少。当必须牢记这些信息时，例如在第一次见到测试之间的这段时间里，θ和γ幂下降，而α和β幂突然爆发。Miller说，这些频带之间的这种功能性“推/拉”序列已经在几个小区域显示出来，包括运动皮层，但在同一任务过程中并非经常同时跨多个区域。
研究人员还观察到，θ和伽马射线的爆发与编码图像信息的神经尖峰密切相关。同时，α和β功率爆发与相同的尖峰活动呈反相关。
尽管此规则适用于所有三个区域，但主要区别在于每个区域在每个频带内采用一个不同的峰值。例如，视觉皮层的β谱带在11 Hz处达到峰值，顶壁的β谱在15 Hz处达到峰值，前额叶的β谱带在19 Hz处达到峰值。同时，视觉皮层伽玛在65 Hz时发生，顶叶伽玛在72 Hz时最高，前额叶伽马在80 Hz。
米勒说：“当您从大脑的后部移动到大脑的前部时，所有频率都会变得更高。”
尽管研究的两个主要趋势（频带之间的反比关系和每个频带内峰值频率的系统上升）均被一致观察到并具有统计显着性，但它们仅显示了与功能的关联，而没有因果关系。但是研究人员说，他们与一个模型相吻合，在该模型中，α和β交替抑制或释放伽马，以控制信息的编码-一种自上而下控制感觉活动的形式。
同时，他们假设峰值频率在系统层次上的系统性增加可以起到多种作用。例如，如果每个频带中的波都携带信息，则较高的区域将以更快的频率进行采样，以对来自较低区域的原始输入进行更细粒度的采样。此外，更快的频率更有效地在其他区域带走那些相同的频率，从而为较高的区域提供了控制较低区域的活动的有效方式。
作者写道：“振荡节奏的频率增加可能有助于雕刻信息在皮层中的流动。”
参考：Mikael Lundqvist，AndréM. Bastos和Earl K. Miller撰写的“整个皮质层级的振荡动力学的保存和变化”，2020年10月，认知神经科学杂志。DOI：
10.1162 / jocn_a_01600
这项研究得到了美国国立卫生研究院，海军研究办公室，JPB基金会，瑞典研究委员会以及脑与行为研究基金会的支持。
