当我们体验世界时，我们的大脑设法不断吸收新信息，即使它在调用内部的记忆和想法。这两个过程似乎同时发生。因此，我们能够开车去杂货店，回忆熟悉的路线，同时处理关于路况和突然冲过街道的行人的新输入。现在，德克萨斯大学奥斯汀分校的一个团队发现证据表明，在大脑的空间系统中，这种平衡是通过不同的电频率来实现的。研究结果还暗示了大脑如何压缩记忆——也就是说，我们如何在短短几秒钟内回忆起一个长达数小时的事件。
该小组由神经科学家劳拉·科尔金领导，他们研究了在迷宫中导航的老鼠，记录了海马体（对记忆形成至关重要的区域）的电活动。该实验的重点是一种称为位置细胞的海马细胞，它对应于空间中的特定位置。在老鼠身上，研究人员可以通过哪些位置细胞在放电来判断老鼠在迷宫中的位置——或者老鼠正在思考迷宫的哪个部分。
与大脑的所有神经元一样，位置细胞产生以波浪形式振荡的电信号。特别是，过去的研究表明，当位置细胞编码空间记忆时，它们会产生 θ 波，这种波以相对缓慢的长波频率运行。然而，这些 θ 振荡并非单独工作。它们还包含嵌套在其中的更短、更频繁的 γ 节律，就像折叠的手风琴风箱一样。当每个 γ 频率的电活动波弹出时，它会将信息碎片传递给相互作用的 θ 波，有效地呈现相对于较长 θ 波的精彩片段。
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在 2009 年的一项研究中，科尔金和她的同事描述了大鼠海马体中 θ-γ 复杂性的另一个层次。当海马体与中继即时感官信息的大脑区域通信时，研究小组看到了由“快速”（60 至 100 赫兹）γ 频率支持的 θ 信号。当海马体与可能重放记忆或计划未来运动的大脑区域交换信息时，第二组先前未被重视的“慢速”（25 至 55 赫兹）γ 节律似乎与 θ 波相互作用。
在他们目前的分析中，科尔金和她的团队发现了进一步的证据，表明快速 γ 波编码新信息，而慢速 γ 波检索记忆。研究人员记录了七只大鼠在每天 3 次、每次 10 分钟的训练中连续几天协商一条短跑道时的位置细胞活动。他们发现，当位置细胞活动与大鼠的实际位置相匹配时，会出现快速 γ 信号。当位置细胞活动与大鼠当前位置之前的位置对齐时，就会出现慢速 γ 活动——这可能反映了动物对即将到来的路线的记忆和预期。
该团队还注意到，当慢速 γ 节律接管时，位置细胞在每毫秒内代表的跑道长度似乎急剧增加，这引发了人们对 θ-γ 代码中可能存在另一个记忆压缩级别的猜测。这可以解释大脑如何在短短几秒钟内重放长时间的事件。
并非所有专家都相信这种解释。布兰迪斯大学研究员约翰·利斯曼是 θ-γ 代码方面的专家，他解释说，这种压缩将要求细胞的放电速度快于当前生物物理学估计允许的速度——尽管他赞扬了科尔金的团队揭示了海马体中慢速和快速 γ 频率的不同功能作用。
其他科学家认为，大脑可能确实能够进行比许多模型预测的更快、更复杂的信号传递。加州大学旧金山分校的神经科学研究员洛伦·弗兰克就属于这一阵营。他说，新的发现揭示了“与记忆相关的事情可能发生得非常非常快。”