导读

英美研究人员通过揭示与记忆相关脑区的神经元如何对关联概念进行长期编码,解决了“记忆网络”问题,这一新的发现有助于揭开人脑长期记忆存储的机制,相关论文今天在《自然—通讯》发表。

关联(association)是记忆机制的关键——要记住和某人在某地见面这样的个人经历,我们会在所涉及的概念(concept)间建立关联。研究人员使用 Google、Bing 等互联网搜索引擎给出了概念之间的关联程度,并揭示了与记忆相关脑区的神经元如何对这些概念进行编码,结果发现神经元会对有意义的关联进行长期编码,由此揭开了“记忆网络”的神经机制。

英国莱斯特大学系统神经科学中心的研究人员与 UCLA 合作开展了一项新的研究,通过揭示与记忆相关脑区的神经元如何对关联概念进行长期编码,解决了“记忆网络”(the memory web)问题。

针对概念之间的关联,研究人员还使用 Google、Bing 等互联网搜索引擎在更大的数据库上进行了探索,然后更全面地探讨了神经元如何对复杂的关联和记忆网络进行表征,发现这些神经元触发相对较少的概念,但这些概念往往在很大程度上彼此关联。

论文作者、莱斯特大学系统神经科学中心的 Rodrigo Quian Quiroga 教授在新闻稿中解释说:“我们以前就提出这些神经元是记忆的基石。

“这些神经元代表了概念和概念之间的联系。实际上,这些概念和它们之间的关联是我们所存储的记忆的骨架。根据这个观点,我们倾向于记住概念,忘记无数的细节。这并不奇怪,因为神经元就没有对细节进行编码。”

论文第一作者、莱斯特大学博士生 Emanuela De Falco 表示,她很高兴有机会能够直接记忆患者的神经元,并将其结果与行为和基于网络的结果相结合。“我发现这有趣得令人难以置信,在进行成千上万次网络搜索后,网络指标(web metric)实际上能显示出一些关于我们所记录的神经元的事情。”De Falco 在新闻稿中说。

实验中,研究人员给由于临床原因而在脑部植入电极的 49 名患者展示了一组图片(每次实验约 100 张图片),从而得以研究大脑中十几组神经元的活动。研究人员记录了这十几组神经元在同一时间的活动,而且这些活动都发生清醒且行为正常(behaving)的人类受试者对所呈现的图片做出反应期间。

然后,研究人员询问受试者,他们认为这些图片的一个子集(大约 10-20 张图片)彼此之间的关联程度是多少(受试者会给出一个分数)。同时,研究人员根据互联网搜索的结果,定义了所有图片的关联程度。

结果发现,每当神经元触发多于一个概念时,这些概念之间的关联趋向于与受试者的分数和互联网搜索相符。

Quiroga 教授补充说:“有趣的是,患者没有执行记忆任务,他们只是被动地观看图片。因此,对关联进行编码不取决于任务的执行——在这种情况下,可以认为神经元暂时对这些关联进行编码,然后再做其他的事情——但它实际上代表了长期记忆存储的过程。”

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论文研究

研究论文 “Long-term coding of personal and universal associations underlying the memory web in the human brain” 今天在《自然-通讯》发表。

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摘要

研究发现,陈述性记忆(declarative memory)关键区域——内侧颞叶(MTL)的神经元在进行联想学习任务是会改变神经元调谐(neural tuning,译注:指神经元有选择地表示一种感觉、协同、运动、认知等信息的特性)。然而,这些神经元表征会持续多长时间,是否会在任务执行完成后还在持续,目前尚不清楚。为了解决这个问题,我们研究了 MTL 神经元在神经外科患者对已知概念(人和地方)的反应。使用由患者提供的关联评分和基于网络指标(metric),我们显示每当 MTL 神经元响应于多于一个概念时,这些概念通常是相关的。此外,可以基于神经元的响应模式成功地预测概念之间的关联程度。这些结果表明 MTL 神经元长期参与持久关联活动(durable associations),后者是人类陈述性记忆的标志。

DOI: 10.1038/ncomms13408


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