通过人类海马神经元的相位-振幅耦合来控制工作记忆
在工作记忆中保留信息是一个要求很高的过程，它依赖于认知控制来保护特定于备忘录的持续活动免受干扰。然而，认知控制如何调节工作记忆的存储尚不清楚。
本文通过使用Neuroport在体多通道神经信号采集系统（Blackrock Mircosystems）在人类内侧颞叶和额叶中记录神经元的活动，并且使患者进行多项关于工作记忆的项目，发现额叶控制和海马持续活动的相互作用是通过 θ-γ 相位-振幅耦合（TG-PAC）协调的。
图 1：任务、记录位点和行为。为了确定 WM 维护期间 LFP 中是否存在 PAC，研究员们把PAC 作为低频（2-14 Hz）相位和高频（30-150 Hz）功率的函数。
图 2：TG-PAC。接下来，研究了细胞在 WM 维持期间是否保持持续活性，如果是，它们的活性是否与 PAC 有关。他们首先选择了神经元类别，这些神经元是放电率（FR）与编码过程中显示的刺激的视觉类别相关的细胞。
图 3：MTL 中类别神经元的 FRs 和 SFC。
接下来研究员们选择了活动受 PAC 调节的 MTL 神经元，并确定它们是否与持续活跃的类别神经元显著重叠。他们将 PAC 神经元定义为 FR 是 θ 期和 γ 振幅之间相互作用的函数的神经元。
图 4：PAC 神经元选择和局部活动。
鉴于上面显示的 PAC 神经元的特性，研究员们假设 PAC 神经元可能参与 WM 的认知控制。因此，他们接下来研究了 PAC 神经元的活动是否与额叶活动有关。为此，他们计算了 MTL 中 PAC 神经元的尖峰活动与 pre-SMA、dACC 和 vmPFC 中记录的 LFP 之间的跨区域 SFC。
图 5：MTL 中的 PAC 神经元与额叶 θ LFP 的远程连接。
如果细胞的活性与其他细胞相关，则其 FR 中本身不携带信息的细胞可以影响变量在种群水平上的表示。研究员们假设 PAC 神经元在 WM 维护期间可能具有这种作用。
图 6：海马体中 PAC 神经元的噪声相关性。
在海马体中，TG-PAC 指示工作记忆负荷和质量。本文鉴定了在 θ 期和 γ 振幅的非线性相互作用期间选择性加标的细胞。当认知控制需求较高时，这些 PAC 神经元的尖峰时间与额叶 θ 活动相协调。通过引入与海马体中持续活跃的神经元的噪声相关性，PAC 神经元塑造了群体密码的几何形状。
综上所述，本文的结果支持工作内存的多组件架构，通过额头控制管理存储相关区域中工作记忆内容的维护。在这个框架内，海马 TG-PAC 整合了跨大脑区域的认知控制和工作记忆存储，从而提出了一种对感觉驱动过程进行自上而下控制的潜在机制。
