Neuron揭示工作记忆的形式

　　

一组科学家发现了工作记忆是如何被“格式化”的——这一发现增强了我们对视觉记忆是如何存储的理解。

纽约大学(New York University)心理学和神经科学教授克莱顿?柯蒂斯(Clayton Curtis)解释说:“几十年来，研究人员一直想知道支持我们工作记忆的神经表征的本质。”柯蒂斯是这篇发表在《神经元》(Neuron)杂志上的论文的资深作者。“在这项研究中，我们使用了实验和分析技术来揭示大脑中工作记忆表征的形式。”

短时存储信息的能力，或“工作记忆”，是我们大多数高级认知过程的基石，它的功能障碍是各种精神和神经症状的核心，包括精神分裂症。

尽管工作记忆很重要，但我们对大脑如何存储工作记忆表征仍然知之甚少。

柯蒂斯说:“虽然我们可以从大脑活动的模式中预测工作记忆的内容，但这些模式的编码究竟是什么仍然是无法理解的。”

柯蒂斯和合著者、纽约大学博士生郭云娜(Yuna Kwak)假设，我们的大脑不仅丢弃与任务无关的特征，而且将与任务相关的特征重新编码成既有效又不同于知觉输入本身的记忆格式。

几十年来，人们已经知道，我们将字母和数字的视觉信息重新编码为语音或基于声音的编码，用于口头工作记忆。例如，当您看到电话号码的一串数字时，您不会存储该可视信息，直到您完成拨打该号码。相反，你储存数字的声音(例如，电话号码“867-5309”在你的脑海里听起来像什么)。然而，这只是表明我们确实重新编码了——它并没有解决大脑如何格式化工作记忆表征的问题，而这正是新的《神经元》研究的重点。

为了探究这一点，实验人员在参与者执行视觉工作记忆任务时，用功能性磁共振成像(fMRI)测量了他们的大脑活动。在每次试验中，参与者必须在几秒钟内记住一个短暂呈现的视觉刺激，然后做出基于记忆的判断。在一些实验中，视觉刺激是一个倾斜的光栅，而在另一些实验中，视觉刺激是一团移动的点。记忆延迟后，参与者必须精确地指出光栅倾斜的确切角度或点云运动的确切角度。

尽管有不同类型的视觉刺激(光栅和点动)，他们发现视觉皮层和顶叶皮层(大脑中用于记忆处理和存储的部分)的神经活动模式在记忆过程中是可以互换的。换句话说，用来预测运动方向的图案也可以预测光栅方向——反之亦然。

这一发现引发了一个问题——为什么这些记忆表征是可以互换的?

柯蒂斯解释说:“我们推断，只有被测试刺激的任务相关特征被提取出来，并重新编码成一种共享的记忆格式，可能采取一种抽象的线状形状，以匹配光栅的方向或点的运动方向。”

为了验证这个假设，即参与者的记忆被记录成一条线状的模式——类似于想象一条以一定角度排列的线——他们转向了一种新的方法来形象化大脑活动的模式。

利用每个皮层群体的接受域模型，研究人员将编码在皮层活动模式中的记忆模式投射到视觉空间的二维表征上。这种方法在参与者所看到的监控器范围内创造了一种皮层活动的表征。这种方法使科学家们能够在屏幕坐标中看到受试者大脑皮层活动的模式，揭示出运动和光栅刺激的线状表征。

柯蒂斯解释说:“我们可以在地形图上看到与运动方向和光栅成角度的活动线。”

这种新的可视化技术提供了一个机会，让我们真正“看到”工作记忆表征是如何在一个神经群体中编码的。

具体来说，一条线(如指针或箭头)被用来表示运动的方向(如向上和向左)和倾斜光栅的方向(如向上和向左)。这项任务要求受试者不是记住所有移动的点，而是只记住点运动方向的总结。此外，它需要记忆光栅的角度，而不是所有其他光栅的视觉细节，如空间频率和对比度。因此，该方法能够分离我们如何选择性地存储相关信息，同时丢弃不相关的内容。

柯蒂斯总结说:“我们的视觉记忆是灵活的，可以是我们所看到的由它们所引导的行为所驱动的抽象记忆。”

文章标题

Unveiling the abstract format of mnemonic representations