大腦究竟是如何記住所見(jiàn)信息的？研究者們有了最新發(fā)現(xiàn) —— 大腦會(huì)捕捉與當(dāng)前任務(wù)相關(guān)視覺(jué)信息，將所見(jiàn)畫面精簡(jiǎn)壓縮；而一些無(wú)關(guān)特征會(huì)被忽略。也就是說(shuō)，人腦的記憶過(guò)程更像在黑板上寫提綱，而不像照相機(jī)拍照。
另外，不同的視覺(jué)信息，可能被儲(chǔ)存為幾乎相同的記憶格式也是研究者們最近的實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果。這篇論文來(lái)自紐約大學(xué)，已登上神經(jīng)科學(xué)頂級(jí)期刊 Neuron。
下面來(lái)看看這是個(gè)怎樣的研究。
大腦記憶活動(dòng)的數(shù)據(jù)采集和可視化
大腦儲(chǔ)存和回憶所需信息的能力，被稱為工作記憶，這對(duì)于人腦的許多高級(jí)認(rèn)知過(guò)程至關(guān)重要。之前已有研究確定了人腦能重新編碼視覺(jué)信息，例如，會(huì)將看見(jiàn)的號(hào)碼在腦海中重新編碼并儲(chǔ)存為朗讀數(shù)字的聲音。
基于這個(gè)結(jié)論，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)來(lái)開展新的探索。在實(shí)驗(yàn)中，他們?cè)O(shè)置了兩種不同的視覺(jué)刺激圖像：定向光柵和移動(dòng)的點(diǎn)。
在每次測(cè)試中，參與者們首先會(huì)看到一個(gè)圖像，接著用 12 秒來(lái)回憶所見(jiàn)信息，然后根據(jù)記憶判斷剛才的光柵傾斜方向或一團(tuán)點(diǎn)的移動(dòng)方向。
同時(shí)，研究人員用磁共振功能成像（functional magnetic resonance imaging, fMRI），將參與者的大腦活動(dòng)可視化。
不同視覺(jué)信息的記憶格式可能相同
研究者發(fā)現(xiàn)，無(wú)論是光柵的傾斜角度還是點(diǎn)的移動(dòng)方向，都會(huì)在視覺(jué)皮層和頂葉皮層中產(chǎn)生相同的神經(jīng)活動(dòng)模式。視覺(jué)皮層是處理視覺(jué)信息的大腦皮層，頂葉皮層是大腦中用于處理和儲(chǔ)存記憶的部分。
具體數(shù)據(jù)分析結(jié)果如下。
結(jié)果顯示，大腦視覺(jué)皮層能夠區(qū)分出光柵傾斜和點(diǎn)的移動(dòng)這兩種不同的圖像刺激。與此同時(shí)，用一種類型的刺激（如光柵傾斜角度）訓(xùn)練大腦，還可以讓其成功解碼另一種類型的刺激（如點(diǎn)的移動(dòng)方向）。
但值得注意的是，這種“共享”僅出現(xiàn)在記憶階段，在直接觀看刺激物的時(shí)間段內(nèi)并未被觀察到。
這也就印證了研究人員的一種推測(cè)：光柵傾斜和點(diǎn)集移動(dòng)的圖像屬性既有不同點(diǎn)也有相同點(diǎn)，但在工作記憶過(guò)程中，大腦只會(huì)提取與具體任務(wù)最為相關(guān)的特征，并將兩種不同的刺激編碼為同一種“存儲(chǔ)格式”。
人腦記憶方式類似“寫提綱”
前文證明了工作記憶是大腦中對(duì)圖像屬性的抽象表示。那么，工作記憶表征還有哪些潛在性質(zhì)？大腦會(huì)將全部所見(jiàn)內(nèi)容都儲(chǔ)存起來(lái)嗎？
為了深入研究，研究者利用一個(gè)復(fù)雜的模型，將大腦活動(dòng)的三維模式，投射到信息量更大的視覺(jué)空間的二維表示中。這樣就揭示了對(duì)于本實(shí)驗(yàn)中兩種視覺(jué)刺激，大腦存儲(chǔ)和回憶信息的重新編碼格式。
圖 A 是空間重建分析示意圖。每個(gè)特征條件下的光柵角度或點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向被投射到視野空間中。圖 B 是群體重建圖，根據(jù)圖 B 計(jì)算過(guò)濾反應(yīng)和相關(guān)保真度值，得到圖 C、圖 D。
通過(guò)分析這些數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，參與者實(shí)際上根本沒(méi)有記住光柵或復(fù)雜的移動(dòng)點(diǎn)云；相反，他們將圖像壓縮成一條線，代表他們被要求記住的角度。
作者簡(jiǎn)介
論文的第一作者 Yuna Kwak，目前正在紐約大學(xué)攻讀心理學(xué)博士學(xué)位。
Clayton E. Curtis 是論文的通訊作者，也來(lái)自紐約大學(xué)心理學(xué)系。
目前，研究人員才剛開始弄清楚工作記憶的部分功能，許多答案仍待揭曉。如：一個(gè)相對(duì)簡(jiǎn)單的記憶，將如何轉(zhuǎn)化為工作記憶中更復(fù)雜的信息集？
不過(guò)，利用當(dāng)今的技術(shù)，人們能以前所未有的方式來(lái)訪問(wèn)和捕捉工作記憶。這將有助于分析對(duì)于來(lái)自大千世界的各種視覺(jué)信息的輸入，工作記憶形成的共性和差異。
論文鏈接：
https://www.cell.com/action/doSearch?text1=Unveiling+the+abstract+format+of+mnemonic+representations&field1=AllField&journalCode=neuron&SeriesKey=neuron
參考鏈接：
https://directorsblog.nih.gov/2022/04/12/human-brain-compresses-working-memories-into-low-res-summaries/
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