大腦用于創(chuàng)造關(guān)鍵記憶的 " 秘密代碼 " 終于被破解了。

這種被稱為 " 工作記憶 " 的記憶令人們得以在短時(shí)間內(nèi)暫時(shí)性地保存及操縱信息。舉個(gè)例子，當(dāng)你找到一個(gè)電話號(hào)碼并在短時(shí)間內(nèi)記下數(shù)字序列以撥打號(hào)碼的時(shí)候，或者是當(dāng)你詢問一個(gè)朋友去某家餐廳的方向并且記住到達(dá)那里的路線的時(shí)候，你就在使用工作記憶。

就職于弗羅里達(dá)州立大學(xué)的心理學(xué)與神經(jīng)科學(xué)助理教授德瑞克 · 尼（Derek Nee）表示，這項(xiàng)新的研究發(fā)現(xiàn)是工作記憶研究領(lǐng)域 " 必不可少的進(jìn)步 "。

一段關(guān)鍵的過程

數(shù)十年來，科學(xué)家都在思考大腦如何以及在何處對瞬時(shí)記憶進(jìn)行編碼。

尼并沒有參與這項(xiàng)新研究，他說：一種理論認(rèn)為，不同于大腦存儲(chǔ)輸入的視覺或嗅覺的感官信息或是長期記憶（長期記憶就是像和你一起參加舞會(huì)的人的回憶，或者說你在學(xué)校里的基礎(chǔ)知識(shí)一樣的記憶）的地方，工作記憶在腦內(nèi)特殊的 " 儲(chǔ)藏間 " 中形成。

尼說道，持相反意見的理論則認(rèn)為 " 并不存在這樣的特殊儲(chǔ)藏室 "，在這個(gè)理論中，工作記憶其實(shí)是一種" 突生現(xiàn)象 *"，如尼所說，" 當(dāng)我們將過去和未來建立聯(lián)系時(shí)，會(huì)保持感覺和運(yùn)動(dòng)表征，工作記憶由此產(chǎn)生。" 根據(jù)這個(gè)理論，你第一次讀取一個(gè)電話號(hào)碼時(shí)放電的大腦細(xì)胞和你之后一次又一次的讀取那個(gè)號(hào)碼時(shí)放電的大腦細(xì)胞是同一個(gè)。

* 譯者注

突生現(xiàn)象（emergent phenomenon）或稱涌現(xiàn)、創(chuàng)發(fā)、演生。在哲學(xué)、系統(tǒng)理論、科學(xué)和藝術(shù)中，當(dāng)組成一個(gè)整體的各個(gè)部分相互作用，使得整體表現(xiàn)出了組成部分所不具備的特征性質(zhì)時(shí)，突生現(xiàn)象就發(fā)生了。突生現(xiàn)象相關(guān)的理論具有爭議，詳參

https://en.wikipedia.org/wiki/Emergence；

https://neu-reality.com/2018/09/emergence/

論文題目：

Unveiling the abstract format of mnemonic representations

DOI：

https://doi.org/10.1016/j.neuron.2022.03.016

于 4 月 7 日在《神經(jīng)元》期刊發(fā)表的新研究同時(shí)挑戰(zhàn)了兩個(gè)理論。新研究認(rèn)為，與其說工作記憶是在反映感知時(shí)發(fā)生的現(xiàn)象或是依賴于特定的記憶儲(chǔ)藏室，不如說其功能比單純地收集感官信息更進(jìn)一步：工作記憶僅僅抓取從環(huán)境中取得的最相關(guān)的感官信息，然后將信息用一種相對簡單的編碼組合在一起。

紐約大學(xué)的心理學(xué)與神經(jīng)科學(xué)教授、研究的通訊作者克萊頓 · 柯蒂斯（Clayton Curtis）說道：" 在過去的數(shù)十年中有線索表明，我們儲(chǔ)存在工作記憶中的東西也許不同于我們所感知到的東西。"

為了解決工作記憶的謎題，柯蒂斯和共同作者尤娜 · 夸克（Yuna Kwak），一位紐約大學(xué)的博士生，使用了一種被稱為功能性磁共振成像（fMRI）的腦部掃描技術(shù)。活躍腦區(qū)的細(xì)胞需要更多的能量和氧氣，所以 fMRI 就通過測量腦部不同區(qū)域的血流變化，提供了一種非直接的測量腦部細(xì)胞活躍程度的方式。

研究小組使用這種技術(shù)掃描了 9 個(gè)正在使用工作記憶完成任務(wù)的志愿者的腦部；研究的兩位作者也參加了腦部掃描的實(shí)驗(yàn)。

在一種條件下，被試首先會(huì)在看到屏幕上一個(gè)由光柵或斜杠組成的的圓圈，這個(gè)圓圈的圖像大約持續(xù) 4s，然后消失；接著在 12s 之后，被試會(huì)被要求回憶斜杠的角度。在另一種條件中下，被試會(huì)看到一團(tuán)向同一方向移動(dòng)的點(diǎn)，然后他們會(huì)被要求回憶點(diǎn)團(tuán)移動(dòng)的具體角度。

試驗(yàn)流程圖

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原論文

柯蒂斯說：" 我們預(yù)測被試會(huì)將復(fù)雜的刺激物（如光柵和移動(dòng)的點(diǎn)的角度）重新編碼成一種更加簡單以及和任務(wù)更加相關(guān)的東西。" 因?yàn)樵趯?shí)驗(yàn)中被試僅僅被要求去注意斜杠的朝向或者移動(dòng)點(diǎn)團(tuán)的運(yùn)動(dòng)，所以研究者假設(shè)被試的腦部活動(dòng)只會(huì)反映在那些圖像中和以上刺激相關(guān)的具體特點(diǎn)。

這確實(shí)是研究小組分析腦部掃描的數(shù)據(jù)時(shí)找到的結(jié)果。

研究者用計(jì)算模型將復(fù)雜的大腦活動(dòng)可視化，繪制出了一張可以表示不同大腦細(xì)胞群組的活動(dòng)高峰和低谷的 " 地形圖 "。處理視覺信息的每個(gè)腦部細(xì)胞都有具體的 " 感受野 "，也就是刺激出現(xiàn)在此區(qū)域時(shí)大腦細(xì)胞會(huì)產(chǎn)生反應(yīng)的視野的特定區(qū)域。研究小組將這些感受野的作用納入他們的模型中。這些模型幫助研究小組去理解在被試屏幕上觀察到的記憶任務(wù)的刺激材料如何與他們的腦部活動(dòng)相關(guān)聯(lián)。

群體感受野（pRF）圖譜。

原論文

分析結(jié)果表明，與其說腦部編碼了圖像中所有的具體細(xì)節(jié)，大腦只儲(chǔ)存了當(dāng)前任務(wù)所需的相關(guān)信息。從 " 地形圖 " 上看，用來編碼信息的腦部活動(dòng)看上就和（表征）一條簡單的直線一樣。這條線的角度的變化與被試看到的圖像和光柵的朝向或者移動(dòng)點(diǎn)團(tuán)的運(yùn)動(dòng)的變化相對應(yīng)。

這些和（表征）線條一樣的腦部活動(dòng)模式在兩個(gè)地方出現(xiàn)：一個(gè)是視覺皮層，也就是大腦接收并處理視覺信息的地方；另一個(gè)是頂葉，一個(gè)處理和儲(chǔ)存記憶的關(guān)鍵區(qū)域。

關(guān)鍵的并不是大腦如何用線條表征這些圖像。尼說："重要的是這些表征不同于光柵或者運(yùn)動(dòng)，它們是從光柵或者運(yùn)動(dòng)中被抽象出來的不同的東西。"

- Zsolt Kaszanyicki -

尼提到，這個(gè)研究的一個(gè)局限性就是其使用過分簡化的圖像，而這些圖像并不能很好地反映出真實(shí)世界中的視覺復(fù)雜性。許多工作記憶的研究中都存在這樣的局限性，尼在自己的研究中使用的也是同樣簡單的圖像。

尼說：" 這個(gè)領(lǐng)域的研究需要運(yùn)用更加豐富的刺激物以更好地對應(yīng)我們的自然視覺經(jīng)驗(yàn)，令實(shí)驗(yàn)室結(jié)果照進(jìn)現(xiàn)實(shí)。盡管如此，新的研究仍然提供了一個(gè)新的視角，讓我們了解到在頭腦中暫時(shí)儲(chǔ)存一段對未來有用的信息意味著什么。"

工作記憶在感知（也就是當(dāng)我們讀電話號(hào)碼的時(shí)候）和行動(dòng)（也就是當(dāng)我們撥出那個(gè)號(hào)碼的時(shí)候）之間架起了一座橋梁。尼說："這項(xiàng)研究讓我們首次得以一瞥介于感知和行動(dòng)之間的神秘區(qū)域——一種不同于對知覺地表征，也不同于對即將采取的行動(dòng)的表征，但卻可以清晰地從視覺信號(hào)讀取出來的表征形式。"