据美国趣味科学网站近日报道,大脑用于创建一种重要记忆类型的“密码”终于被破解了。

这种记忆被称作工作记忆,它帮助人们暂时记住并在短期内调用一些信息。比如,你在以下情况中使用的就是工作记忆:先查出电话号码,然后短暂地记住数字顺序并拨打电话;或者,向朋友打听一家餐馆的位置,然后一边记着转弯地点一边开车过去。

美国佛罗里达州立大学心理学和神经学助理教授德里克·尼在电子邮件中告诉趣味科学网站记者,最新研究结果意味着,人类在工作记忆研究领域“向前迈进了重要一步”。

几十年来,科学家一直不明白大脑以何种方式、在哪块区域完成了瞬时记忆的编码工作。

未参与上述新研究的德里克·尼说,有一种理论认为,工作记忆依赖大脑的特殊“仓库”,与处理来自眼睛或鼻子的感觉信息或储存长期记忆的大脑部位分离。

德里克·尼说,另一种与之相悖的理论认为,“不存在这种特殊仓库”。该理论认为,工作记忆本质上是一种“涌现现象”,“当感觉和运动表征在我们把过去与未来关联起来之际持续闪现时”,就会出现这种现象。根据这种理论,在你首次通读一串电话号码时“发亮”的那批脑细胞也会在你一次又一次在工作记忆中浏览那串数字时“发亮”。

美国《神经元》月刊4月7日发表的一篇新研究论文对上述两种理论都提出了质疑。工作记忆并没有反映人类感知期间发生的事,也不依赖特殊记忆仓库,它似乎在收集感觉信息的基础上更进一步:只从周围环境中抽取最重要的感觉信息,然后用相对简单的代码来概括那个信息。

该研究论文的资深作者、美国纽约大学心理学和神经学教授克莱顿·柯蒂斯在电子邮件中告诉趣味科学网站记者:“数十年来,一直有线索显示,我们储存在工作记忆中的信息可能不同于我们感知到的东西。”

为解开工作记忆之谜,柯蒂斯与该论文另一名作者、纽约大学博士研究生尤纳·郭利用了一种名为功能性磁共振成像(fMRI)的脑部扫描技术。该技术可测量大脑不同部位的血流变化情况。活跃的脑细胞需要较多能量和氧气,因此fMRI间接测量了脑细胞活动情况。

该研究团队利用这种技术在9名志愿者完成涉及工作记忆的任务时扫描了他们的大脑。两位论文作者也完成了同样的任务,为研究贡献了脑部扫描结果。

在其中一次实验中,参与者观看屏幕上一个由格栅或斜线构成的圆圈,4秒后,图像消失,12秒后,研究人员要求参与者回忆这些斜线的角度。在其他实验中,参与者观看由全部朝同一方向移动的点构成的一片“云”,然后要回忆这片“云”的移动角度。

柯蒂斯说:“我们预测参与者会将复杂的刺激(有角度的格栅或移动的点)重新编码,将其转化为某种较为简单且与手头任务相关的东西。”

研究人员只要求参与者留心斜线的角度或由点构成的“云”的移动角度。研究人员推测,参与者的大脑活动只反映图像的这部分具体特征。那正是研究团队分析脑部扫描数据时发现的东西。

研究人员利用计算机模型将复杂的脑部活动可视化,创建了一种脑部地形图,展示不同脑细胞群体的活动峰值和谷值。分析结果显示,大脑不会将每幅图像的所有细节都编码储存,只会将完成手头任务所需的相关信息储存起来。从脑部地形图上看,用于编码这些信息的大脑活动就像一条简单的直线。直线的斜度与格栅的方向或由点构成的“云”的移动角度一致。这些线状的大脑活动模式出现在视觉皮层(大脑在这个区域接收和处理视觉信息)和顶叶皮层(处理和储存记忆的重要区域)。

重要的并不是大脑决定利用线条来代表图像。德里克·尼说:“真正重要的是,大脑是从格栅或移动乃至不同的事物中提炼出表征的。”

工作记忆实质上充当了感知(当我们读取一串电话号码时)与行为(当我们拨打那个电话号码时)之间的桥梁。德里克·尼说:“该研究为探究感知与行为之间神秘的中间地带提供了前所未有的视角。”


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