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心理学院罗欢课题组在eLife发文报道人类记忆的倒叙回放
日期: 2018-11-14  信息来源: 心理与认知科学学院

2018年11月12日,eLife杂志正式刊出了北京大学心理与认知科学学院、麦戈文脑科学研究所罗欢研究员课题组的研究成果“Fast-backward replay of sequentially memorized items in humans”。同时,该论文被遴选为eLife digest特别报道。课题组采用脑电图和行为范式研究了人类序列记忆的神经机制,发现人类大脑活动在记忆保持阶段会呈现一种时间上倒序和压缩的回放模式,该模式和记忆行为中的近因效应紧密联系。这项工作首次在人类脑活动研究中揭示记忆的倒叙回放机制,为理解序列学习、记忆神经机制和计算模型提供了新思路。

回忆电话号码,我们需要从记忆中提取一串特定顺序的数字;追忆一段旧事,我们也要从记忆中提取一段随时间展开的人物地点动作和对话的序列。序列记忆在很多认知功能中都至关重要,然而这些次序信息是如何在大脑中被表征和被记忆巩固呢?以往对于小鼠的研究发现了海马区域的记忆序列重演神经活动,也有学者提出相应的神经计算模型,然而人脑的直接神经证据一直很少,并且这种序列重演的心理学含义尚不清楚。

罗欢课题组让人类受试完成序列记忆任务并同时记录他们的脑电活动,结果发现在记忆保持阶段,大脑活动呈现出一个序列回放的重演模式,类似我们在记忆一个电话号码时需要不断地在大脑中重复需要记住的号码。更为有趣的是,这种复述和重演并不是对物理刺激的简单重复,而是呈现出两种”反直觉”的时间特点:首先,它是倒序回放的,即对于序列1-2会呈现出2-1的重演,对于序列1-2-3会呈现出3-2-1的回放模式;其次,它在时间上是强力压缩的,比如一个长度为2秒的序列在200-400ms内重演。课题组进而探究这种倒叙快速回放神经模式的行为意义,发现其和序列记忆中的“近因效应”(后面出现的记忆成绩好于前面出现的成绩)非常相关。记忆保持阶段的反向重演模式越明显,记忆成绩中的近因效应越强。

 
部分实验范式

为什么大脑用这样的方式来对序列进行记忆呢?一个可能的解释是,大脑有其自身的工作时间尺度,需要把外界信息压缩到合适的可塑性窗口才能有效地建立神经元之间的联系。此外,倒叙回放的结果和我们日常生活中的“近因效应”体验非常相关。比如,我们对于最近发生的事情记忆清楚,而对于之前发生的事情记忆越来越模糊。因此,大脑通过以最近的记忆项目为锚定点来向前回溯建立事件之间的顺序关系,可以帮助我们对一个序列进行记忆巩固。

 
结果示意图

所以,当你试图记住一串电话号码时,你可能认为你是在大脑中不断重复刚才听到的电话号码来记住,然而你的大脑并不是这样做的。它通过一种倒叙和时间压缩的重演方式进行序列记忆的巩固。

北京大学心理与认知科学学院三年级博士生黄巧莉、生命科学联合中心博士生贾建荣为论文的共同第一作者,生命科学联合中心博士生韩起明亦为本文作出重要贡献。罗欢和黄巧莉为本文共同通讯作者。

该工作由国家自然科学基金优秀青年项目和面上项目资助完成。

编辑:麦洛

责编:白杨


   
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