2021年11月6至7日，北京大学IDG麦戈文脑科学研究所成立十周年庆典暨北京大学脑科学国际论坛成功举办。来自美国哈佛大学、斯坦福大学、加州大学伯克利分校、英国伦敦大学学院、德国马普研究所、日本筑波大学、北京师范大学、中科院脑智卓越创新中心等国内外高校和科研机构的知名学者，从分子、细胞、环路、系统、认知、心理、计算、神经精神疾病等多个层面和角度，热情分享了他们在脑科学前沿研究的最新进展，并与线上线下观众频繁互动，在思维的碰撞中激荡出创新的火花。现陆续推出相关学术笔记，让我们重温精彩再出发！

　　本期推出的学术笔记，根据北京大学IDG麦戈文脑科学研究所、心理与认知科学学院罗欢研究员，所作的题为“Probing and manipulating sequence working memory in human brains”的学术报告整理而成。

　　罗欢研究员作学术报告并与嘉宾观众交流

　　撰稿：高鑫园、李嘉琪

　　审核：罗欢

　　序列工作记忆及其神经机制是近些年来的热门研究课题。以往研究发现神经元通过持续活动方式保持工作记忆，但近期研究表明工作记忆中的物体也可以一种基于突触效能的静默态方式存储。那么如何把序列工作记忆信息从静默态网络中读取并进行系统操控呢？罗欢研究员团队通过采用一种“冲击-响应”的手段成功把静默存储的记忆信息从人脑中激发出来进而研究序列工作记忆的神经机制。在该发现基础上，罗欢团队进一步开发了全新的“动态扰动”手段来对人类的序列工作记忆进行有效的操控。罗欢研究员此次报告主要从序列记忆的读取和序列记忆的操控两方面进行介绍。

　　第一部分研究采用了“冲击-响应”手段，即通过在视觉和听觉工作记忆的保持阶段呈现非特异性的冲击刺激来对工作记忆网络进行短时扰动，进而激发其所存储的序列信息。研究组采用神经编解码技术对脑电图脑磁图信号中的记忆信息进行解码。在视觉序列记忆实验中，被试需要记忆两个朝向信息和出现的顺序，结果发现第二个呈现的刺激比第一个呈现刺激更早被激活，且和近因效应记忆行为相关，提示了序列中的不同项目被存储在静默态网络中的不同隐藏态中。在听觉序列记忆实验中，被试需要记忆三个纯音刺激的音高和顺序，研究发现在记忆保持阶段呈现的白噪声冲击或者符号冲击刺激可以分别激活存储在记忆中的音调信息和序列位置信息，且和记忆行为直接相关，提示了结构和内容的分离存储机制。

　　第二部分研究发展了原创的“动态扰动”手段对人类序列工作记忆进行操控。其原理是通过在记忆保持阶段呈现闪动的圆盘来把记忆信息从静默态网络中激发出来，进而通过引入闪动亮度序列之间的时间关系来操控所对应的相对记忆成绩。当两个颜色的圆盘闪烁时间序列相互独立时，实验结果显示出经典的近因效应。当两个颜色的圆盘闪烁时间序列同步时，近因效应受到破坏。当两个颜色的圆盘闪烁的时间序列有200毫秒相位差时，次序关系的颠倒会使近因效应完全被逆转为首因效应。最新的研究成果进一步发现了该动态扰动还可以拓展其他记忆操控上。此外，课题组通过合作建立了包含短时突触可塑性的连续吸引子网络模型，重现了所有记忆操控结果，进一步表明了短时突触可塑性在序列工作记忆中的核心作用。

　　综上所述，罗欢研究员在报告中从记忆读取和记忆操控两部分，层层递进地介绍了序列工作记忆的人脑神经机制。令人印象深刻的是，罗欢研究员还引用《猫和老鼠》动画片中Jerry与Tom的互动片段，生动地阐明了“probing”与“manipulating”的内涵。

　　参考文献

　　Li, J. Q., Huang, Q. L., Han, Q. M., Mi, Y. Y., & Luo, H. (2021, Jun). Temporally coherent perturbation of neural dynamics during retention alters human multi-item working memory. Progress in Neurobiology, 201, Article 102023. https://doi.org/10.1016/j.pneurobio.2021.102023