多语言认知任务下人类大脑局部场电位记录的开放数据集：揭示记忆与认知的神经机制

为解决癫痫患者认知功能评估的神经机制问题，研究人员开展了基于立体脑电图(sEEG)技术的多语言认知任务研究。通过记录来自波兰、捷克和斯洛伐克患者的局部场电位(LFP)和单神经元活动(SUA)，结合眼动追踪和语音分析，构建了首个同步多模态认知数据集。研究揭示了高频振荡(HFO)与记忆检索的关联性，并开发了自动化语音转录工具，为跨文化认知神经科学研究提供了标准化数据资源。

　　

认知神经科学的新突破：多模态脑电数据集揭示记忆编码的时空密码

在探索人类认知奥秘的征程中，科学家们一直渴望破解大脑如何编码和提取记忆的神经密码。尽管功能性核磁共振(fMRI)和脑电图(EEG)技术已取得显著进展，但这些非侵入性方法在时空分辨率上存在固有局限。更棘手的是，现有颅内电生理研究多局限于单一认知范式或语言环境，且缺乏标准化的多模态数据整合——这就像试图用单色滤镜观察彩虹，难以捕捉认知过程的完整光谱。

这一领域面临三大核心挑战：首先，传统研究依赖人工标注行为数据，效率低下且易出错；其次，跨脑区神经活动的协同机制与行为指标的关联性尚不明确；最后，缺乏多语言环境下的可比较数据阻碍了认知普遍性规律的发现。正是这些瓶颈，促使国际临床研究中心(捷克布尔诺)与格但斯克理工大学(波兰)的联合团队开展这项开创性工作。

研究人员创新性地利用癫痫术前评估的临床窗口，通过立体定向植入的混合电极(含宏/微接触点)，在患者执行五种标准化认知任务时，同步采集了局部场电位(LFP)、单神经元放电(SUA)、瞳孔动态和语音反应。这项发表于《Scientific Data》的研究，不仅构建了首个涵盖波兰语、捷克语和斯洛伐克语的三模态认知数据库，更揭示了高频神经振荡与记忆提取的精确时空关系。

关键技术方法
研究团队开发了自动化实验系统：1) 采用AdTech混合电极同步记录宏接触点(5-10mm间距)和微接触点LFP信号(采样率4-32kHz)；2) 基于i4tracking系统(150Hz)实现毫米级瞳孔追踪；3) 创新Whisper算法实现多语言语音转录自动化；4) 通过TTL脉冲对齐行为与神经信号；5) 采用BIDS标准整合多模态数据。数据来自23例药物难治性癫痫患者(波兰5例，捷克11例，斯洛伐克7例)，涵盖自由回忆(FR)、配对联想学习(PAL)等五种任务范式。

研究结果

跨模态神经行为同步验证
通过事件相关电位(ERP)分析证实，单词呈现后300ms内，所有记录通道均出现显著神经响应(图4)。瞳孔测量显示，成功记忆试验(回忆≥5个词)在编码期呈现特异性收缩(0.1mm精度)，而回忆期则伴随持续500ms的显著扩张(ANOVA, p<0.05)，这种"收缩-扩张"双相模式为记忆评估提供了非侵入性生物标志物(图5)。

高频振荡的协同记忆机制
希尔伯特变换检测显示，回忆动词时50-500Hz高频振荡(HFO)发生率显著提升。空间分析发现，即使在没有视觉输入的回忆阶段，枕叶皮层仍出现HFO爆发放电(图7)，提示心理表象的神经基础。更关键的是，多通道HFO事件在发声前100ms达到峰值(图6b)，且与瞳孔扩张呈格兰杰因果关系(p<0.05)，证实了跨系统协同的记忆提取机制。

单神经元编码特异性
从9543个海马神经元放电中(ISI>3ms)，发现4例患者139个细胞对特定单词具有选择性响应。这些"概念细胞"在偏好词呈现时放电率提升200%，且在WS任务中呈现预期性激活模式(图8e)，为Quiroga提出的概念细胞理论提供了新证据。

讨论与展望
这项研究通过三大创新推动了认知神经科学发展：其一，建立的EBRAINS开放数据集首次实现了多语言、多模态认知数据的标准化存储；其二，揭示的"HFO-瞳孔扩张"耦合机制为记忆评估提供了客观量化指标；其三，微接触点记录的SUA活动证实了概念细胞在跨任务中的稳定性。

特别值得注意的是，研究开发的自动化转录工具(准确率较人工提升5倍)和BIDS结构化管道，解决了多中心研究的数据兼容性难题。而发现的前额叶-海马-视觉皮层HFO协同网络，则为记忆巩固的"神经元再激活"假说提供了直接证据。

未来，这种多语言范式可扩展至阿尔茨海默病等认知障碍研究。正如通讯作者J.Cimbalnik强调："当波兰语'husa'(鹅)与捷克语'husa'激活相同的海马神经元时，我们真正触摸到了跨文化认知的神经共性。"这项研究不仅为理解人类记忆开辟了新途径，更奠定了国际脑科学合作的数据基石。