Balanced cortical microcircuitry for maintaining information in working memory.
Balanced cortical microcircuitry for maintaining information in working memory.
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DOI：
10.1038/nn.3492
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发表时间：
2013-09
影响因子：
25
通讯作者：
Goldman, Mark S.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Lim, Sukbin;Goldman, Mark S.
在没有刺激的情况下，持续的神经活动被认为是工作记忆的神经相关物，但这种活动如何由新皮层回路维持仍然未知。在这里，我们表明，抑制性和兴奋性的微电路的新皮层记忆存储区域是足够的，以实现一个正确的反馈机制，使持久的活动，以保持稳定的持续时间较长。当对记忆神经元的反复兴奋性和抑制性输入在强度上平衡，但在时间上抵消时，活动的漂移会触发抵消记忆衰退的纠正信号。包含这种机制的电路在时间上整合了它们的输入，产生了在持续活动期间观察到的不规则神经放电，并且对严重破坏先前短期记忆存储模型的常见扰动具有鲁棒性。这项工作揭示了一种机制，为积累和存储的记忆在新皮层电路的基础上的原则，纠正负反馈广泛应用于工程应用。
Persistent neural activity in the absence of a stimulus has been identified as a neural correlate of working memory, but how such activity is maintained by neocortical circuits remains unknown. Here we show that the inhibitory and excitatory microcircuitry of neocortical memory-storing regions is sufficient to implement a corrective feedback mechanism that enables persistent activity to be maintained stably for prolonged durations. When recurrent excitatory and inhibitory inputs to memory neurons are balanced in strength, but offset in time, drifts in activity trigger a corrective signal that counteracts memory decay. Circuits containing this mechanism temporally integrate their inputs, generate the irregular neural firing observed during persistent activity, and are robust against common perturbations that severely disrupt previous models of short-term memory storage. This work reveals a mechanism for the accumulation and storage of memories in neocortical circuits based upon principles of corrective negative feedback widely used in engineering applications.
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