我們的記憶細(xì)節(jié)豐富：我們可以生動(dòng)地回憶起家里的顏色、廚房的布局，或者我們最喜歡的咖啡館的前臺(tái)。大腦如何編碼這些信息長(zhǎng)期以來(lái)一直困擾著神經(jīng)科學(xué)家。

達(dá)特茅斯學(xué)院

1月8日消息

在達(dá)特茅斯學(xué)院（Dartmouth College）領(lǐng)導(dǎo)的一項(xiàng)新研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)了一種神經(jīng)編碼機(jī)制，該機(jī)制允許信息在感知區(qū)域和大腦記憶區(qū)域之間來(lái)回傳輸。研究結(jié)果近日發(fā)表在《自然-神經(jīng)科學(xué)》（Nature Neuroscience）雜志上。

研究于2024年1月2日發(fā)表在《Nature Neuroscience》（最新影響因子：25.0）雜志上

在這項(xiàng)工作之前，對(duì)大腦組織的經(jīng)典理解是，大腦的感知區(qū)域代表“真實(shí)”的世界，大腦的視覺(jué)皮層根據(jù)光線(xiàn)如何落在視網(wǎng)膜上來(lái)代表外部世界，這被稱(chēng)為“視網(wǎng)膜地形編碼”。相反，人們認(rèn)為大腦的記憶區(qū)域以抽象的形式代表信息，去除了關(guān)于其物理性質(zhì)的細(xì)節(jié)。

然而，根據(jù)該研究作者的說(shuō)法，這種解釋沒(méi)有考慮到，隨著信息的編碼或回憶，這些區(qū)域?qū)嶋H上可能在大腦中共享一個(gè)共同的代碼。

“我們發(fā)現(xiàn)，與記憶相關(guān)的大腦區(qū)域?qū)κ澜绲木幋a就像空間中的‘照片負(fù)片’一樣，”共同主要作者 Adam Steel 說(shuō)，他是心理與腦科學(xué)系的博士后研究員，也是達(dá)特茅斯學(xué)院紐科姆計(jì)算科學(xué)研究所（Neukom Institute for Computational Science）的研究員。

左起：心理學(xué)和腦科學(xué)助理教授Caroline Robertson、心理學(xué)和腦科學(xué)博士后 Adam Steel、

Robertson實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)室經(jīng)理Brenda Garcia

“而‘負(fù)片’是信息進(jìn)出記憶以及在感知和記憶系統(tǒng)之間移動(dòng)的機(jī)制的一部分。”

在一系列實(shí)驗(yàn)中，參與者接受了感知和記憶測(cè)試，同時(shí)使用功能性磁共振成像（fMRI）掃描儀記錄了他們的大腦活動(dòng)。

該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了一種相反的推拉式編碼機(jī)制，該機(jī)制控制著大腦中感知和記憶區(qū)域之間的相互作用。

結(jié)果顯示，當(dāng)光線(xiàn)照射到視網(wǎng)膜上時(shí)，大腦的視覺(jué)區(qū)域會(huì)通過(guò)增加活動(dòng)來(lái)反應(yīng)光線(xiàn)模式。

大腦的記憶區(qū)域也對(duì)視覺(jué)刺激做出反應(yīng)，但與視覺(jué)區(qū)域不同，在處理相同的視覺(jué)模式時(shí)，它們的神經(jīng)活動(dòng)會(huì)減少。

研究人員報(bào)告說(shuō)，這項(xiàng)研究有三個(gè)不同尋常的發(fā)現(xiàn)。

第一個(gè)是他們發(fā)現(xiàn)視覺(jué)編碼原則在記憶系統(tǒng)中得到了保留。

第二個(gè)問(wèn)題是，這種視覺(jué)代碼在內(nèi)存系統(tǒng)中是顛倒的。

“當(dāng)你在視野中看到某些東西時(shí)，視覺(jué)皮層中的神經(jīng)元在驅(qū)動(dòng)，而記憶系統(tǒng)中的神經(jīng)元?jiǎng)t處于靜默狀態(tài)，”資深作者、達(dá)特茅斯學(xué)院心理與腦科學(xué)助理教授 Caroline Robertson 說(shuō)。

第三，這種關(guān)系在記憶回憶中會(huì)顛倒。“如果你閉上眼睛，在同一個(gè)空間里記住視覺(jué)刺激，你會(huì)顛倒這種關(guān)系：你的記憶系統(tǒng)會(huì)驅(qū)動(dòng)、抑制感知區(qū)域的神經(jīng)元，” Robertson 說(shuō)。

“我們的研究結(jié)果清楚地表明，說(shuō)明記憶系統(tǒng)如何使用共享的視覺(jué)信息來(lái)使回憶的記憶清晰可見(jiàn)，”共同主要作者、愛(ài)丁堡大學(xué)（University of Edinburgh）人類(lèi)認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)講師 Ed Silson 說(shuō)。

接下來(lái)，研究小組計(jì)劃探索這種感知和記憶之間的推拉動(dòng)態(tài)如何有助于應(yīng)對(duì)臨床疾病的挑戰(zhàn)，包括阿爾茨海默病。

創(chuàng)立于1769年的達(dá)特茅斯學(xué)院

參考文獻(xiàn)

Source：Dartmouth College

How Information Is Transferred From Perception to Memory

Reference：

Steel, A., Silson, E.H., Garcia, B.D. et al. A retinotopic code structures the interaction between perception and memory systems. Nat Neurosci (2024). https://doi.org/10.1038/s41593-023-01512-3

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       原文標(biāo)題 : 信息如何從感知轉(zhuǎn)移到記憶