Sprzężenie fazy-amplitudy rytmów theta-gamma w hipokampie człowieka sygnalizuje odległość do zapamiętanego celu

Preprint (medRxiv/bioRxiv)➕ 16.10.2026Preprint (medRxiv/bioRxiv)

Human Hippocampal Theta-Gamma Phase-Amplitude Coupling Signals the Distance to Remembered Goals

W skrócie

[Preprint - wstępne wyniki] Badacze nagrali aktywność elektryczną z głębokich elektrod wszczepionych w hipokamp 9 pacjentów z epilepsją, którzy nawigowali w wirtualnym środowisku. Odkryli, że gdy pacjenci zbliżali się do ukrytego celu, w hipokampie pojawiały się specyficzne wzory elektrycznej aktywności, sugerujące że mózg koduje planowaną trasę nawigacji poprzez oscylacje elektryczne zwane theta i gamma. Te wyniki wskazują, że mechanizmy planowania w mózgu człowieka działają podobnie jak u innych zwierząt.

Oryginalny abstract (angielski)

In mammals, flexible navigation is believed to rely on a cognitive map of known locations supported by the hippocampus and surrounding medial temporal lobe structures. Hippocampal place cells typically exhibit spatial firing fields within a given environment. Moreover, their firing is modulated by the movement-related theta rhythm such that "theta sweeps" of place cell activity encode the trajectory towards a hidden reward location during goal-directed navigation. Here, we attempted to detect signatures of theta sweeps in the human hippocampal local field potential (LFP) recorded with intracranial EEG. Specifically, we hypothesised that sequences of locations along a planned trajectory encoded by distinct cell assemblies are associated with gamma activity at successive theta phases. To test this hypothesis, we asked N=9 patients with epilepsy to perform a spatial navigation task in desktop virtual reality while we recorded LFP signals from depth electrode contacts implanted across the medial temporal lobe. Consistent with our predictions, we found an increase in hippocampal theta-gamma phase-amplitude coupling, a decrease in gamma power, and theta phase precession of gamma activity as hidden goal locations were approached and the sequence of locations remaining to be traversed became shorter. This suggests that goal-directed hippocampal theta sweeps during navigation are reflected in LFP theta-gamma phase-amplitude coupling, and that these neural mechanisms of model-based planning are conserved across species.

Metadane publikacji

Journal
Preprint (medRxiv/bioRxiv)
Data publikacji
14.10.2026
DOI
10.64898/2026.10.08.757608
Europe PMC ID
PPR1342435
Autorzy
Huang Z, Goumas P, Bisby JA, Rodionov R, Diehl B, McEvoy AW, Walker MC, Vivekananda U, Burgess N, Bush D
Źródło
Preprint (medRxiv/bioRxiv)