重要的是因为它是平凡的，工作记忆每天让我们通过允许我们按照接待员的指示找到医生的办公室，或者在经销商处分类一套轮胎与另一套轮胎的成本和收益。 。当精神分裂症或自闭症等疾病减少时，它也会使人衰弱。但麻省理工学院的神经科学家厄尔·米勒(Earl Miller)也看到了工作记忆的宏伟。这是我们的思想系统，我们的意志超越感官信息。

“工作记忆的特殊之处在于它具有意志性，”麻省理工学院Picower学习和记忆研究所的Picower教授Miller说。“这是你的大脑从环境中控制并将其置于自己控制之下的主要机制。任何简单的生物都可以对环境作出反应。但是，高阶动物进化的是控制自己思想的能力。 “。

如果只有神经科学家知道大脑是如何做到这一点的。受到这个问题以及帮助系统无法正常运行的人的愿望的激励，米勒一直在研究工作记忆的工作方式已超过20年。现在，在“神经元”杂志的30周年纪念版中，米勒和合着者米卡尔·伦德奎斯特和安德烈·巴斯托斯提出了一种新的工作记忆模型，它解释了大脑如何记住信息(“记忆”部分)并执行意志控制在那(“工作”部分)。

“这种模式汇集了工作记忆的维护和意志，”米勒说。

认识到这项工作，认知神经科学学会最近授予米勒认知神经科学的George A. Miller奖。

用波浪摇晃船

本质上，该模型假设大脑通过协调皮层中的细胞或神经元的集合来运行工作记忆，并在特定脑波的频率上及时地进行活动爆发。在模型中，低“alpha和beta”频率的波浪带有我们在这种情况下的知识和目标(例如“我需要轮胎将持续很长时间，但不想支付超过400美元。”)并规范处理新的感官信息以存储和操纵的更高频率的“伽马”波(例如，推销员设定的A将持续45,000英里并且花费360美元，轮胎组B将持续60,000英里并且花费420美元)。

The new paper summarizes several lines of experimental evidence supporting the model, including from papers Miller's lab published earlier this year in theProceedings of the National Academy of SciencesandNature Communicationsand in 2016 inNeuron. The evidence, and the model itself, challenges at least two classically held beliefs among neuroscientists. One is that brainwaves are merely byproducts of neural activity and don't have functional meaning, and the other is that working memory is maintained by a persistent hum of neural firing, rather than short, coordinated bursts. But newer and more sophisticated techniques of analysis and measurement of neural activity amid working memory experiments in lab animals have shown otherwise, Miller, Lundqvist and Bastos write.

例如，在自然通讯中由Lundqvist领导的论文，该团队展示了不同波浪频率的功能后果。训练动物玩游戏，在那里他们看到两个图像的序列，并且必须判断下一个两个序列是否具有相同顺序的相同图像。神经活动的记录显示了波频率之间的相互作用的特定模式，其中当需要存储或读出信息时，β将下降以允许伽马增加。然后Beta会增加，当信息被丢弃时，gamma会消失。更引人注目的是，研究人员可以看出，与这种模式的偏差与动物犯错误有很大关系。根据具体的偏差，科学家甚至可以判断动物是否随后根据第一或第二个测试图像作出了错误的决定。

“这增加了越来越多的证据表明脑电波在大脑中具有重要的功能作用，”米勒说。

在由Bastos领导的PNAS论文中，研究人员不仅测量了同样的脑波控制模式，而且还表明控制α和β波源自前额皮层的更深层，而伽马波源于更浅表层。就像神经科学家之前在视觉皮层中观察到的一样。

一些实验室的最新数据，尚未公布，表明这种“自上而下”的α-β节律的相互作用发挥了“自下而上”，感官导向的伽马节律的执行控制可能在皮质周围广泛传播，因此可能控制其他相关注意等功能。

一个工作模型

米勒说，他的实验室正在询问该模型的新问题，以探索工作记忆的更精细的工作方式，并找到治疗精神疾病的治疗方法。米勒表示，该团队有兴趣确定该模型如何解释信息如何以其他方式重新排序或切片和切块。该实验室还致力于系统读取，并实时，纠正刺激前额叶皮层的节奏，以增强工作记忆功能。

“当你需要集中注意力时，我们能否加强'自上而下'的节奏，或者当你需要更敏感地接受时，我们能否通过弱化β来强化伽玛?”米勒问道。

通过进一步的研究，该模型可以说明。