脑波同步，辞旧迎新
研究发现，特定的脑波模式揭示了大脑移除（旧的）无关习得联结（learned associations）从而给新信息让位的能力。研究显示一种特定的行为会依赖于大脑中不同区域高频脑波的同步。
本文来自微信公众号：神经现实（ID：neureality），作者：Sohal、Cho、Thomas Davidson、Guy Bouvier、Jesse Marshall、Mark Schnitzer，译者：BX，校对、编辑：山鸡
我们的大脑时时刻刻都在以新的规则替换掉旧规则。当你换了部手机，买了新车，甚至更新了一个app，你的大脑都需要用新的信息来替换旧的。你可能在刚刚租到一辆新车时把雨刮器和大灯弄混，但几天之后便把它们的位置熟记于心了。
外部环境日新月异，这种调整对于我们适应环境显得至关重要。而无法替换旧的信息与规律，可不仅仅是让日常的生活变难。干扰人们对事物重新评估的能力，会使人们无法更替与现实、逻辑相悖的想法，也许还能导致精神分裂等精神异常。
加州大学旧金山分校威尔神经研究所维卡斯索哈尔（Vikaas Sohal）副教授表示：“我们用‘持续性动作’来描述一个人对某些事情过于坚持的状态，在许多神经精神类疾病中都能见到这个问题。”
当人们进行规则更新的能力受损而引起持续性动作时，大脑发生了什么？索哈尔团队在19年发表于《自然-神经科学》中的一项新研究提供了一些线索。他们发现精准协调不同脑区中的伽马波尤为重要。它们是摒弃旧规则，接受新信息的关键。
这项研究进一步澄清了关于脑波重要性的持久争论。尽管神经科学家们早就能够测量到不同形式、和谐且有规律的神经活动模式，但他们对于脑波重要性的看法却一直无法达成共识。有研究者认为这些脑波对大脑的认知能力至关重要，一些认知疾病就是因脑波异常所导致。比方说人们认为每秒30~120个周期的伽马型脑波就与注意力和意识有关。但也有人认为脑波不过是脑神经活动时产生的副产品，因而并不重要。
索哈尔教授说：“研究脑波的意义就如同外星人站在橄榄球馆外，通过听里面的声音来判断场内发生着什么。它们大多数时候听到的是随机的噪声，但时不时又能听见一些有规律的喝彩或者漫骂声。我们就像这些外星人一样，想要知道这些声音是否有意义。”
索哈尔团队采集了大脑不同部位的神经活动，来“聆听粉丝们在球场内发出的声音”。过去大量的实验都是使用EEG技术，通过在大脑外部探测到的微弱电信号来研究脑波。而这个新的研究是将采集信号的探头放在大脑内部，能更精准地观察脑波的功能。该研究团队还用基因工程技术将特定神经元打上荧光标记。
这些神经元能让人们观察到重要认知脑区的伽马波。当这些神经元有电压变化时，荧光标记发出的光能让人们看到细胞之间的交流。
为了了解伽马波与持续性行为是否相关，研究人员设计了威斯康辛卡片分类任务（Wisconsin Card Sorting Task）的“小鼠版本”。这是一个用来衡量实时学习新规则能力的工具，该任务对精神分裂患者具有挑战性。
在“小鼠版本”中，有一个碗中放着细沙，一个碗中放着少量粗糙的猫砂，研究人员们在给两种沙施加了不同的味道。他们将食物奖励藏在其中一个碗下，而小鼠的任务就是学习哪一种味道对应着奖励。一旦小鼠学会了这个任务，研究人员会交替规则，使味道变得无关紧要，而小鼠需重新习得哪一种沙对应着食物奖励。
在小鼠学习新的规则时，研究团队在小鼠大脑两侧都观察到了更强的伽马波同步。当研究人员通过光刺激扰乱神经元的伽马波时，这些小鼠学习替换规则的能力会迅速下降。它们不断出现持续性错误，并需要双倍的尝试次数来习得新的规则。
索哈尔说道：“如此看来，伽马波的同步对于替换旧规则来说至关重要。而这与一种新观点不谋而合。该观点认为在精神分裂等相关疾病患者的大脑中，各区域之间的交流受损。”
令人好奇的是，打乱伽马波并不会导致小鼠失去学习新技能的能力，也不会影响已经习得的旧规则。打个比方，将提示从大蒜味替换到香菜味，小鼠依然能够学会寻找香菜味来找到奖励。只有当线索从一种感官信息换到另一种时（比如从嗅觉到触觉），伽马波的同步才会起到作用。这可能是因为要学会放弃这种持续性行为非常困难。
索哈尔教授说：“这说明，注意之前我们所忽视事物的学习行为，存在着特殊之处。”
包括索哈尔实验室在内的过往研究表明，伽马波无法正常同步是导致精神分裂症和阿尔茨海默病中认知障碍的关键。“对伽马波更深一步的研究，了解其正常情况下与被干扰时的表现，一定能帮助到需要帮助的病人。”索哈尔实验室的博士后凯瑟琳·曹（Kathleen Cho）说道。
她还说：“这类认知疾病的治疗研究还处于初级阶段，很大一部分原因是我们对相关疾病机理不理解。本研究使人们对此类疾病有了更深刻的认识，从而开辟了一条治疗方法的新思路。”