人类大脑皮层的一个基本谜是，它的160亿个神经元是如何将它们编码的许多不同类型的信息整合或绑定成一个连贯统一的经验或记忆的。

科学家们假设，这种结合涉及高频振荡或“涟漪”，促进神经互动，很像音乐或舞蹈中的节奏。在2022年7月7日发表在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上的一篇论文中，加州大学圣地亚哥医学院的研究人员首次提供了一些经验证据，证明这种涟漪实际上确实发生在人类身上。

“想想抚摸你的猫的体验:它的形状、位置、环境、颜色、感觉、运动和声音，加上你自己的反应情绪和行动。它们都是一个连贯的整体，”资深作者Eric Halgren博士说，他是加州大学圣地亚哥医学院的放射学教授。

“这些不同方面的体验被编码在分布在大脑皮层表面的位置，体验被它们的时空放电模式所补充。神秘的是，这些不同地点的活动是如何联系在一起的。”

先前的研究，主要是在啮齿类动物中发现，在一种不同的结构——海马体中，涟漪会在睡眠中组织这些时空模式的回放，这对使记忆持久至关重要。

由哈格伦领导的加州大学圣地亚哥分校研究小组发现，无论是醒着还是睡着，人类大脑皮层的所有区域也会出现涟漪。波纹很短暂，大约持续十分之一秒，并且有一个持续的狭窄频率，接近每秒90周。作者计算出，一个典型的短暂涟漪事件可能涉及大约5000个小模块同时活跃，分布在大脑皮层表面。

这项工作是第一作者查尔斯·迪基(Charles W. Dickey)神经科学博士论文的一部分。

迪基说:“值得注意的是，在所有脑叶和两个半球之间，即使在很远的距离上，这种涟漪也同时发生和同步。”“皮层神经元在波纹中以波纹节奏增加放电，可能支持远处位置之间的相互作用。

“在成功回忆之前，有更多的共同事件发生。所有这些都表明，分布的、皮层的共同波纹促进了可能构成特定经验记忆的不同元素的整合。”

研究人员发现，皮层波纹通常与海马波纹相结合，并嵌入较慢的振荡中(每秒1到12个周期)。这些较慢的节奏是由控制皮层活动水平的中枢结构——丘脑——协调的，并调节巩固记忆所需的神经元放电。

哈格伦说:“由于我们的经验在时间上是分层次组织的，所以组织我们创造这种经验的皮层活动的节奏也是分层次的。”

这项研究分析了直接从18名患者的大脑中录制的长达一周的记录，这些记录被监控以定位他们癫痫发作的根源。哈格伦实验室正在进行的研究表明，在共同涟漪效应中，大脑皮层不同部位的神经元放电模式更容易相互预测，而共同涟漪效应与字母与单词的结合以及意义与行动的结合有关。

哈格伦说:“就像任何其他基础研究一样，它增加了我们对世界如何运转的理解，但我们不可能知道它的实际影响是什么。”“但我要指出，精神分裂症是一种常见的不治之症，其特点是精神分裂。我们和其他人的研究结果表明，一种特定类型的抑制性中间神经元对波纹的产生至关重要，而这些细胞被认为是精神分裂症的选择性影响，就像高频振荡一样。也许我们离找到这种悲剧疾病的一个方面的机制更近了一点。”

俄勒冈健康与科学大学的Brittany Stedelin和Ahmed M. Raslan;埃马德·n·埃斯坎达，阿尔伯特·爱因斯坦医学院;乔治·冈萨雷斯-马丁内斯，克利夫兰诊所;以及哈佛医学院的西德尼·s·卡什。