儿童再认记忆发展轨迹的神经探秘:主体间神经相似性的关键作用

【字体: 时间:2025年05月08日 来源:Developmental Cognitive Neuroscience 4.6

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  为探究儿童再认记忆发展的神经机制及发育差异,研究人员以 6 - 13 岁儿童为样本,用表征相似性分析(RSA)研究记忆编码和检索阶段神经表征变化。结果发现两个阶段神经发育模式不同,且存在关键发育期。该研究有助于理解记忆形成机制。

  在记忆的奇妙世界里,儿童的再认记忆随着成长不断发展。但长久以来,这种发展背后的神经机制以及发育过程中的差异,就像隐藏在迷雾中的宝藏,一直未被清晰揭示。再认记忆作为情景记忆的重要组成部分,对儿童的学习和生活有着至关重要的影响。它在儿童时期不断改善,然而,神经系统究竟如何发展,以及在记忆的不同阶段(编码和检索阶段)发育差异体现在哪里,科学界知之甚少。为了揭开这些谜团,来自常州市儿童医院的研究人员踏上了探索之旅,他们开展了一项极具意义的研究,其成果发表在《Developmental Cognitive Neuroscience》上。
研究人员运用了多种关键技术方法来开展这项研究。在样本选取方面,他们招募了 137 名 6 - 13 岁的健康儿童。实验中,采用 80 张经过处理的图像作为刺激材料。借助脑电图(EEG)记录高时间分辨率数据,并利用 EEGLAB 在 MATLAB 环境中对数据进行预处理。同时,运用表征相似性分析(RSA)、主体间相似性分析等方法,对不同阶段的神经表征进行深入探究。

下面来看看具体的研究结果:

  • 行为表现和发展:通过计算检索阶段的敏感性指数 d’和平均反应时间(RT),发现儿童在图像识别任务中表现出较高敏感性,且反应迅速。相关性分析表明,检索阶段的 d’与年龄显著正相关,RT 与年龄显著负相关,编码阶段的反应时间也与年龄显著相关,这些结果表明随着儿童年龄增长,再认记忆逐渐改善。
  • RSA 揭示的个体 - 群体相似性:对编码和检索阶段进行 RSA 分析发现,编码与检索阶段个体的神经表征相似性(E&R)未达显著水平,且与年龄无显著相关性;编码阶段个体与群体的神经表征相似性(E&Em)显著,与年龄呈显著二次关系,在 9 - 10 岁时发展轨迹相对平稳,10 岁后呈下降趋势;检索阶段个体与群体的神经表征相似性(R&Rm)显著,且与年龄呈显著线性正相关。此外,当仅考虑记住的项目时,个体 - 群体神经表征相似性与年龄无关,这表明其可能取决于记住和遗忘项目的共同作用。同时,R&Rm 在预测行为反应时间上呈边缘显著,说明检索阶段个体的神经表征模式随年龄趋于稳定,且这种稳定性可能与更好的行为表现部分相关,而编码阶段在儿童 9 - 10 岁时存在关键发育期。
  • 发展过程中的主体间相似性:采用无模型方法计算编码和检索阶段的主体间模式相似性,并测试其与四种发育模型的对应关系。结果显示,编码阶段的主体间相似性最符合关键阶段模型,关键阶段为 9 - 10 岁;检索阶段的主体间相似性仅与收敛模型显著相关,表明年龄较大的儿童在检索阶段神经表征模式更相似,且额叶和枕颞叶区域对这种相似性贡献较高。
  • STPS 揭示的时空表征:进行时空模式相似性分析(STPS),将头皮电极划分为六个区域,用滑动窗口探索神经相似性的时间进程。结果表明,大脑能在刺激出现后很快区分记住和遗忘的项目,且这种区分持续时间较长。在左顶枕区,记住和遗忘项目的神经相似性在刺激呈现后迅速增加并达到显著水平。此外,在刺激出现后的 150 - 450ms,左顶枕区的记忆表现和项目特异性之间的交互作用显著,记住项目的项目内 STPS 显著高于遗忘项目,且 STPS 差异(项目内 - 项目间)与年龄呈显著二次相关,表明儿童记忆编码和检索之间的相似性随年龄发展,9 - 10 岁可能是关键发育期。

综合研究结论和讨论部分,该研究明确了儿童记忆编码和检索阶段存在不同的神经表征模式。检索阶段神经表征随年龄逐渐稳定,且这种稳定性与记忆表现改善部分相关;编码阶段在 9 - 10 岁存在关键发育期。主体间相似性分析进一步证实了两个阶段神经表征模式的差异。同时,研究发现儿童记忆编码和检索阶段的神经相似性主要体现在左顶枕区,且随年龄变化。这些发现为理解再认记忆发展的神经机制提供了重要依据,有助于拓展记忆发展模型,有力支持了记忆的生成性和建构性本质,让我们对儿童记忆的奥秘有了更深入的认识,为后续相关研究奠定了坚实基础 。

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