我們的記憶細節(jié)豐富：我們可以生動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。大腦如何編碼這些信息長期以來一直困擾著神經(jīng)科學家。

達特茅斯學院

1月8日消息

在達特茅斯學院（Dartmouth College）領導的一項新研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)了一種神經(jīng)編碼機制，該機制允許信息在感知區(qū)域和大腦記憶區(qū)域之間來回傳輸。研究結果近日發(fā)表在《自然-神經(jīng)科學》（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

在這項工作之前，對大腦組織的經(jīng)典理解是，大腦的感知區(qū)域代表“真實”的世界，大腦的視覺皮層根據(jù)光線如何落在視網(wǎng)膜上來代表外部世界，這被稱為“視網(wǎng)膜地形編碼”。相反，人們認為大腦的記憶區(qū)域以抽象的形式代表信息，去除了關于其物理性質的細節(jié)。

然而，根據(jù)該研究作者的說法，這種解釋沒有考慮到，隨著信息的編碼或回憶，這些區(qū)域實際上可能在大腦中共享一個共同的代碼。

“我們發(fā)現(xiàn)，與記憶相關的大腦區(qū)域對世界的編碼就像空間中的‘照片負片’一樣，”共同主要作者 Adam Steel 說，他是心理與腦科學系的博士后研究員，也是達特茅斯學院紐科姆計算科學研究所（Neukom Institute for Computational Science）的研究員。

左起：心理學和腦科學助理教授Caroline Robertson、心理學和腦科學博士后 Adam Steel、

Robertson實驗室的實驗室經(jīng)理Brenda Garcia

“而‘負片’是信息進出記憶以及在感知和記憶系統(tǒng)之間移動的機制的一部分。”

在一系列實驗中，參與者接受了感知和記憶測試，同時使用功能性磁共振成像（fMRI）掃描儀記錄了他們的大腦活動。

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

結果顯示，當光線照射到視網(wǎng)膜上時，大腦的視覺區(qū)域會通過增加活動來反應光線模式。

大腦的記憶區(qū)域也對視覺刺激做出反應，但與視覺區(qū)域不同，在處理相同的視覺模式時，它們的神經(jīng)活動會減少。

研究人員報告說，這項研究有三個不同尋常的發(fā)現(xiàn)。

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

第二個問題是，這種視覺代碼在內存系統(tǒng)中是顛倒的。

“當你在視野中看到某些東西時，視覺皮層中的神經(jīng)元在驅動，而記憶系統(tǒng)中的神經(jīng)元則處于靜默狀態(tài)，”資深作者、達特茅斯學院心理與腦科學助理教授 Caroline Robertson 說。

第三，這種關系在記憶回憶中會顛倒。“如果你閉上眼睛，在同一個空間里記住視覺刺激，你會顛倒這種關系：你的記憶系統(tǒng)會驅動、抑制感知區(qū)域的神經(jīng)元，” Robertson 說。

“我們的研究結果清楚地表明，說明記憶系統(tǒng)如何使用共享的視覺信息來使回憶的記憶清晰可見，”共同主要作者、愛丁堡大學（University of Edinburgh）人類認知神經(jīng)科學講師 Ed Silson 說。

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

創(chuàng)立于1769年的達特茅斯學院

參考文獻

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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       原文標題 : 信息如何從感知轉移到記憶