FM脑科学新闻 | 记忆是如何调取的？人工智能助力抑郁症的治疗；正念训练的利与弊

2020-08-26 10:50 作者:脑人言 0人读过 | 我要投稿

Science| 内侧额叶皮层根据不同任务类型调取基于记忆的选择表征

如果想要在复杂的环境中做出决策，我们必须懂得如何利用已有的经验。这种灵活地调取先前记忆来帮助大脑做决定的过程依赖于内侧额叶皮层（medial frontal cortex, or MFC）和内侧颞叶 (medial temporal lobe)。为了进一步揭示上述结构是如何有选择性地检索记忆的，Cedars-Sinai医疗中心的研究团队记录了当人类受试者在基于识别记忆的决策任务 (受试者判断是否看过一张图片)和基于分类的决策任务(受试者判断一张图片是否属于某个指定分类)之间切换时，位于内侧额叶皮层，杏仁核(amygdala)和海马体(hippocampus)中共1430个单个神经元的表现。他们发现，内侧额叶皮层通过在不同的神经活动子区域中切换并使用当前相关任务的表征，达到了迅速区分任务需求的效果。而需要被调取的选择表征则能利用内侧额叶皮层神经元与杏仁核和海马体场电位间的神经同步振荡从而实现记忆的传输。这项研究在为我们展现了一种灵活而有筛选地提取记忆的机制的同时，也表明基于记忆的选择在被需要时会优先在额叶皮层中表达。(导读: 晨鹤)

原文链接：https://science.sciencemag.org/content/sci/368/6498/eaba3313.full.pdf

图片来源：https://unsplash.com/photos/b1l8mK24x_k/info

JAMA| 人工智能预测抑郁症治疗疗效

如今，抑郁症的诊断大多依赖于问卷调查，其精确性存在问题，甚至可能影响治疗的时效性。来自斯坦福大学的Leanne Williams组与该校计算机科学部门合作开发了一组算法，不但可以识别每位患者独特的脑电波，还可以个性化评估当前治疗对于症状的改善程度。他们采集了518名抑郁症患者的脑电波（EEG）数据，并将这些患者随机分配三种抗抑郁药的中的一种进行治疗。根据EEG数据和每个人的症状，该算法学习了数据之间的复杂关系，成功预测了七种病症（诸如虚无主义倾向和体重减轻）在不同治疗方法中的改善情况。不仅如此，以往病患自我报告的主观性使医生容易忽略他们的自杀倾向，而该算法可以识别与具有更高风险症状（例如：不良内省习惯）相关的脑电波，从而方便及时给予病患治疗和帮扶。(导读：Ziyi)

文章链接：

https://jamanetwork.com/journals/jamanetworkopen/fullarticle/2767367?widget=personalizedcontent&previousarticle=0

图片来源：

https://www.everydayhealth.com/depression/guide/symptoms/

Animal Cognition | 协和音程是否对虎皮鹦鹉有吸引力？位置偏爱实验说不是

音程意为乐音之间的距离，表示两个音之间的音高关系，其单位为“度”。协和音程（Consonance）是指听起来悦耳、融合的音程，最协和的音程就是所谓的“八度”（称为极完全协和音程），相距八度的两个音的振动频率之比为2:1；而不协和音程则是十分刺耳、彼此很不融合的。早在古希腊时期，毕达哥拉斯就发现极完全协和音程比别的音程更能令人愉悦，但在学术界，人类对协和音程的偏好的生物学基础一直存在争论，因此许多科学家尝试从动物身上寻找答案。今年六月发表在Animal Cognition上的一篇文章就报道了用虎皮鹦鹉(Melopsittacusundulatus)进行的协和音程偏好研究。

本文作者假设在需要发声学习的情况下鸟类被和谐的声音吸引是对自身有益的，所以他们选择了虎皮鹦鹉这种终身拥有发声学习能力的鸟类来进行研究。他们对人和虎皮鹦鹉使用了相同的位置偏爱实验范式，发现比起播放不协和音程的区域，人类女性在播放协和音程的区域活动时间更长，但公母鹦鹉未表现出在两种区域活动时间的区别。接着，作者将协和和不协和音程的和弦与虎皮鹦鹉的叫声组合起来，仅在鹦鹉身上重复该实验，仍未找到鹦鹉对协和音程有所偏好的证据。

尽管用虎皮鹦鹉进行的研究没有得到有力证据，但作者依然相信他们的研究方向是正确的，因为研究人类与其他物种在听觉-发声交流上的差异将有助于研究听觉感知的生物学基础。他们表示，这项工作是在会发声学习的鸟类中研究协和音程吸引力的第一个实验性测试，在此领域更多的对比实验有待进行。（导读：无信号仪器）

文章链接：https://link.springer.com/article/10.1007/s10071-020-01404-0

图片来源：https://unsplash.com/photos/km2f-EUivRU

eLife|测试练习通过增强和区分内侧前额皮质表征来促进记忆更新

用当前的新信息不停地去更新旧记忆对人类的生存至关重要，但人们对记忆更新的神经机制，尤其是测试练习的效果，知之甚少。近日北京师范大学薛贵教授团队发表在eLife的一项研究采用为期三天的A-B/A-C 记忆更新范式（即词-图匹配任务，一个单词与一张图片匹配记忆，A-B任务是指旧的匹配任务，A-C是新的匹配任务，这里的词语是相同的，用新的图片去代替旧的图片），结果发现，与纯粹的重复练习相比，测试练习更能增强新的A-C记忆，减少旧的A-B记忆入侵，但是不能抑制A-B记忆。多体素模式分析的结果表明：与重复学习相比，最后测试记忆效果时，测试练习在内侧前额皮层(MPFC)产生了更强的A-C表征，并且只有在测试练习的条件下，MPFC可以预测随时的记忆效果，并且更新过程中的MPFC目标表征能够预测后续的记忆情况。综上结果表明，测试练习能够通过加强MPFC在记忆整合、分化和巩固中的参与作用，从而促进记忆更新。(导读：崔琳)

文章链接: https://doi.org/10.7554/eLife.57023

图片来源：百度百科

SCIENCE | 突触水平看大脑

大脑可以被看作由动态、多样的突触组成的。每一个突触又是一个复杂的个体，包含了成百上千个分工合作的信号传导蛋白。最近，来自英国爱丁堡大学的科研人员在SCIENCE发表了封面文章，他们用不同的荧光集团标记小鼠大脑中的突触相关蛋白（synapse-associated protein 102, SAP102）和突触后密度蛋白（postsynaptic density protein 95, PSD-95），对从出生到一岁半的小鼠大脑将近50亿个兴奋性突触进行单突触分辨率的观察和统计。他们发现在整个生命周期中，所有脑区的突触组成都在发生连续的变化。突触密度在出生后的一个月内迅速增加，之后小范围波动，直到随着衰老慢慢减少。然而，各个脑区的突触变化又有所不同。比如，比起小脑，脑干的早期突触增长速度更快，暗示脑干在早期行使着更重要的功能。最后，他们将目光集中到在学习记忆任务中扮演重要角色的海马，不出所料，他们发现，在海马CA1区径向和切向两个维度上，PSD95在小鼠不同年龄有不同程度的表达，而SAP102在两个维度上的表达都不随年龄变化。这两种高度相关的突触蛋白在海马区经历不一样的时空变化，这正符合海马的不同亚区参与不同的认知功能，并最终整合成一体的行为输出。这个全脑突触组数据为全生命周期的智力、记忆、行为障碍等变化提供了新的研究视角和手段。（导读：Young）

原文链接：https://science.sciencemag.org/content/369/6501/270

图片来源：https://www.pexels.com/search/synapse/

Journal of Cognitive Neuroscience | 正念提高注意力？别急，你的认知灵活性可能也被降低了

近年来“正念”这一概念逐渐走火。研究发现，正念对激发创造力、提高注意力、降低压力等都有一定效果。几年前苹果公司发布iOS10时在健康功能中就加入了“正念训练”的模块，如今智能手机端也出现了越来越多与正念相关的app，号称十多分钟的训练就能对个体产生作用。

“正念”是指“个体有意识地、不带评判地、对当下的关注或觉察”，要求我们在训练过程中保持高度专注。“认知灵活性”（cognitive flexibility）是指人们在多个任务或概念间进行切换的一种心理能力，对个体觉察和适应外界变化亦是至关重要的。那么，正念对认知灵活性会产生什么影响？正念会通过提高人们排除外界干扰的能力，从而使人们在不同任务间更快速地切换吗？还是会使人们过于专注某对象从而降低任务间的切换效率？

研究人员通过某手机APP对被试进行正念训练，发现仅15分钟的训练就使人们的认知灵活性降低了。他们对比了被试在正念训练前后的大脑前扣带回皮层脑电波的电位变化，发现正念训练后，与多任务切换和多选择决策相关的脑电成分的振幅都显著降低，由此可以推断正念主要阻碍了人们在多任务切换和决策方面的认知资源分配，从而降低了认知灵活性。（导读：宁仔）

文章链接：https://www.mitpressjournals.org/doi/abs/10.1162/jocn_a_01564

图片来源：https://www.pexels.com/zh-cn/photo/4498187/

导读：晨鹤 Ziyi 无信号仪器崔琳 Young 宁仔

责编：Zhu Xiao

配音：可盐胖胖

背景音乐：To Train Together （Jan A.P. Kaczmarek）

排版：毛毛