3月9日,北京大学IDG麦戈文脑科学研究所PI交流会在吕志和楼338会议室举行。唐世明研究员分享了其在工作记忆编码机制研究课题上研究思路的形成过程及实验室最新进展,并同与会PI深入进行探讨交流。

PI交流会现场


  长期以来,神经元的持续活动与突触瞬时连接增强被广泛认为是工作记忆编码机制的神经基础。然而截至目前,很多重要问题如工作记忆的容限问题(7±2)仍然没有一个非常好的物理解释。唐世明介绍,为研究多事项记忆、工作记忆容限等关键科学问题,需要在简单眼动延缓反应任务(ODR)基础上,进一步增加记忆难度,采用多事项序列记忆行为范式。实验室与ION的王立平课题组合作,利用清醒猕猴脑皮层双光子成像技术,在猕猴的前额叶皮层(PFC)记录上千个神经元在序列记忆中的活动,第一次在群体神经元水平阐释了序列工作记忆的计算和编码原理。

  唐世明认为,解码(即研究大脑的编码机制)是一个标准化的研究思路。以视皮层为例,视觉系统的信息传递过程实际上就是一个特征越来越复杂、稀疏性越来越高、单个神经元传递的信息量越来越大的编码过程。对于解码,本质上是从神经反应猜刺激,基于神经活动推算预测出具体的刺激。关于解码方法的物理解释,存在简单的神经反应矩阵对角化的分布的情况,他认为这种情况会比较容易发现神经元的生理意义,反应矩阵非对角化的情况可以利用PCA或MDS降维分析,而非线性分析则常用到卷积网络CNN进行建模和特征可视化等分析,以挖掘出可解释、具有生理意义的解码机制。唐世明研究员针对各种情况进行举例说明,包括V1、V4、IT等视皮层区域的情况——V1神经元的朝向反应、宽视场下V4的自然图片反应、以及PIT神经元对面孔的稀疏表征等。随后,他以已完成的序列工作记忆课题为例,详细解释了该课题思路的形成经过,获得序列工作记忆编码物理解释的完整过程。

  研讨会上,线上线下参会PI围绕如何进一步研究工作记忆的编码机制,展开热烈讨论,相互交流在动物实验中遇到的问题及研究心得,碰撞出了深邃的思维火花,期待规划后续实验深入探究。

  北京大学IDG麦戈文脑科学研究所PI交流会每月定期举行,旨在促进研究所各实验室之间的学术交流,加强跨学科研究深度合作。