信息如何从感知传递到记忆

我们的记忆细节丰富：我们可以生动地回忆起我们家的颜色、厨房的布局或我们最喜欢的咖啡馆的前面。但是，大脑如何编码这些信息长期以来一直困扰着神经科学家。

在达特茅斯大学领导的一项新研究中，研究人员发现了一种神经编码机制，该机制允许信息在大脑的感知区域和记忆区域之间来回传递。研究结果发表在《自然神经科学》上。

在这项工作之前，对大脑组织的经典理解是，大脑的感知区域代表世界的“本来面目”，大脑的视觉皮层代表外部世界，基于光线如何落在视网膜上，“视网膜”。

相比之下，人们认为大脑的记忆区域以抽象格式表示信息，剥离了有关其物理性质的细节。然而，根据这项研究，这种解释没有考虑到，当信息被编码或回忆时，这些区域实际上可能在大脑中共享一个共同的代码。

“我们发现，与记忆相关的大脑区域像太空中的’照相底片’一样编码世界，”共同第一作者，心理与脑科学系博士后研究员亚当·斯蒂尔说。“而这种’负面’是将信息移入和移出记忆，以及在感知和记忆系统之间移动信息的机制的一部分。

在一系列实验中，参与者接受了感知和记忆测试，同时使用功能性磁共振成像扫描仪记录了他们的大脑活动。该团队确定了一种相反的推拉式编码机制，该机制控制着大脑中感知和记忆区域之间的相互作用。

结果表明，当光线照射到视网膜上时，大脑的视觉区域会通过增加其活动来代表光的模式来做出反应。大脑的记忆区域也对视觉刺激做出反应，但与视觉区域不同的是，当处理相同的视觉模式时，它们的神经活动会减少。

合著者报告说，该研究有三个不寻常的发现。首先是他们发现视觉编码原理保存在记忆系统中。

第二个是这个视觉代码在内存系统中是颠倒的。“当你在视野中看到某些东西时，视觉皮层中的神经元正在驱动，而记忆系统中的神经元则安静下来，”资深作者、心理学和脑科学助理教授卡罗琳·罗伯逊（Caroline Robertson）说。

第三，这种关系在记忆回忆期间翻转。“如果你闭上眼睛，记住同一空间中的视觉刺激，你就会改变这种关系：你的记忆系统将驱动，抑制感知区域的神经元，”罗伯逊说。

“我们的研究结果提供了一个明确的例子，说明记忆系统如何使用共享的视觉信息来使回忆的记忆进入和失去焦点，”共同第一作者，爱丁堡大学人类认知神经科学讲师Ed Silson说。

展望未来，该团队计划探索感知和记忆之间的这种推拉动态如何导致临床条件的挑战，包括阿尔茨海默病。

布伦达·加西亚（Brenda Garcia）’21也为这项研究做出了贡献。