Neuron发现支持高级认知能力的关键神经机制

科学家们发现了一种神经机制，这种机制被认为支持高级认知能力，如计划和解决问题。

　　

众所周知，人类一次只能记住有限的信息，他们采用不同的认知策略，如将信息组织成列表或组，来克服这些限制。研究小组发现，当大脑使用这些策略来组织信息时，前额叶皮层中的神经代码对单个神经元高度选择性反应的依赖程度降低。相反，它们分布在更大的神经元池中，这可能会使信息更可靠或更健壮。该研究结果于12月20日发表在《神经元》(Neuron)网站上。

西奈山伊坎医学院神经科学副教授、资深作者Erin Rich医学博士说:“我们的研究为大脑如何分配资源以提高认知能力提供了一个重要的新视角。”“我们研究的结果将帮助科学家更好地理解，并在未来治疗记忆和认知障碍。”

这项研究是由Rich博士实验室的博士后研究员Feng-Kuei Chiang博士领导的，他之前研究过前额叶皮层在排序任务中的功能。

传统上，神经编码的研究——将神经元的电脉冲转换成记忆、知识、决策和行动——专注于单个神经元的选择性反应。西奈山研究小组通过设计一项任务来探测导致认知表现改善的前额叶皮层的变化，证明了这种方法的缺点。这项任务允许受试者使用助记(或记忆辅助)策略将信息排列成一个序列。

蒋博士说:“我们发现，受试者自发地产生了不同的选择模式，包括常规序列，以减少任务的工作记忆需求。”

研究人员惊奇地发现，当受试者使用排序策略来组织大脑中的信息时，单个神经元的可解释反应并不能很好地预测记忆表现。使用这种策略降低了任务中的错误率，但单个神经元的活动似乎传达了较少的信息。通过显示信息并没有丢失，而是更广泛地分布在更大的神经元群体中，他们能够调和这些发现。当代码被少数高度协调的神经元控制时，与任务相关的信息可以恢复得同样好，甚至更好，而且分布式代码似乎更可靠，因为它们改善了行为表现。

Rich博士解释说:“这是关于前额叶编码本质的一个全新发现，它可以指出支持高级认知能力的关键神经机制，如计划、战略和解决问题的能力，这些能力依赖于实时的信息组织。”“通过将注意力从单个神经元的选择性反应转移，我们已经表明，在开发提高认知表现或治疗认知障碍的新策略时，需要考虑神经群体的集体活动。”

Journal Reference:

1. Feng-Kuei Chiang, Joni D. Wallis, Erin L. Rich. Cognitive strategies shift information from single neurons to populations in prefrontal cortex. Neuron, 2021; DOI: 10.1016/j.neuron.2021.11.021