人类内侧颞叶神经元通过持续电活动编码工作记忆中未注意项目

本研究针对工作记忆(WM)中未注意项目的编码机制这一关键科学问题，通过双回溯线索范式记录癫痫患者内侧颞叶(MTL)图像选择性神经元活动。研究发现无论项目是否被注意，均通过神经元持续放电(persistent activity)进行编码，且首次在单神经元水平解码出未注意项目信息，挑战了"活动静默"(activity-silent)理论。该成果为理解工作记忆多项目存储机制提供了直接神经证据，发表于《Nature Human Behaviour》。

　　

在驾驶时同时处理导航和对话的情境中，人脑如何同时保持多个工作记忆(Working Memory, WM)项目？传统理论认为，被注意项目通过神经元持续放电(persistent activity)编码，而未注意项目则通过"活动静默"(activity-silent)的突触机制存储。然而，这一假说主要基于非侵入性研究的阴性结果，缺乏单神经元水平的直接证据。来自波兰雅盖隆大学(Jagiellonian University)等机构的研究团队通过创新性实验设计，在《Nature Human Behaviour》发表的研究颠覆了这一认知。

研究人员采用双回溯线索(double retro-cue)范式，记录12名癫痫患者内侧颞叶(Medial Temporal Lobe, MTL)的421个神经元活动。通过筛选对特定图像产生选择性反应的神经元，结合线性混合效应模型(LME)和去混合主成分分析(dPCA)等先进方法，首次揭示未注意WM项目同样通过持续电活动编码。该研究不仅解决了"活动静默"假说争议，还为理解注意力分配如何调节记忆表征提供了新视角。

关键技术包括：1) 采用临床癫痫患者的颅内微电极记录，实现单神经元精度；2) 定制化图像筛选流程确保刺激特异性；3) 双回溯线索范式精确控制注意焦点；4) 交叉验证的神经元选择策略避免分析偏差；5) 基于dPCA的群体解码技术解析神经表征动态。

任务与行为

通过定制化双回溯线索任务（

），要求受试者同时记忆两个图像，并通过空间线索指定注意目标。行为数据显示，对未注意项目（切换试验）的正确率(81.41%)显著低于注意项目(88.94%)，证实注意力有效转移。反应时分析显示三个条件无差异，排除速度-准确性权衡。

图像选择性细胞的鉴定

采用留一法交叉验证筛选出79个图像选择性神经元，其深度选择性指数(DOS)达0.41±0.21，显著高于对 distractors 的反应(0.18±0.1)。

显示这些细胞在编码期对偏好图像产生特异性放电。

注意与非注意项目的持续神经活动

LME模型分析揭示，无论是被注意(β=0.23)还是未注意(β=0.18)的WM项目，均引发显著高于基线的持续放电（

）。关键发现是：1) 第一维持期两者活动无差异(P=0.546)；2) 第二维持期未注意项目活动显著下降(P=0.019)；3) 错误试验中两类项目活动均减弱，证实行为相关性。

不同神经子空间的表征

dPCA解析出三个关键成分：dPC1(38.08%方差)反映整体记忆内容；dPC2(27.62%)特异编码注意项目；dPC3(10.30%)特异编码未注意项目。

显示，单试次解码精度达76.9%(注意状态)和71.1%(未注意项目)。

全MTL细胞群解码

与既往非侵入研究一致，当纳入所有神经元时，仅能解码注意项目(62.21%)，未注意项目(52.41%)处于随机水平。

说明非侵入方法的灵敏度限制可能导致假阴性。

这项研究通过单神经元记录技术，首次证实工作记忆中未注意项目同样依赖持续电活动机制，挑战了占据主流地位的"活动静默"理论。发现MTL神经元通过动态子空间重组实现注意调控——dPC1维持整体记忆表征，而dPC2/dPC3分别处理不同注意状态内容。这不仅统一了既往看似矛盾的研究发现（非侵入方法因灵敏度限制未能检测弱信号），还为临床记忆障碍研究提供了新靶点。特别值得注意的是，该研究在癫痫患者群体中获得的结果与健康人fMRI研究高度一致，增强了结论的普适性。未来研究可进一步探索：1) 前额叶-颞叶环路在注意转换中的作用；2) 突触可塑性与持续放电的协同机制；3) 不同频段振荡与记忆状态的耦合关系。这些发现为构建更完备的工作记忆计算模型奠定了坚实基础。