灵活运用记忆的神经机制

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作者 | 北京大学心理与认知科学学院官网

想象你正在校园里散步，突然收到好友喊你去体育馆的讯息。这时候如果你不是新生的话，你可能很容易就能知道要从现在的位置去往体育馆该朝哪个方向走，不论你在哪里。这是你灵活地运用了记忆的一个例子。在这个过程中，你记得体育馆在校园地图上的位置，并根据当前不同的环境判断去往体育馆的方向。那么，你的大脑是如何对记忆信息进行灵活运用呢？2020年11月18日，北京大学心理与认知科学学院、北京大学麦戈文脑科学研究所纳家勇治课题组在PLOS Biology期刊发表了题为“Hippocampal cells integrate past memory and present perception for the future”的研究论文。该研究设计了新颖的记忆任务，使用在体电生理技术，揭示了猕猴海马神经元在记忆的运用过程中的重要作用。在该研究里，猴子们做的任务和上文的例子十分相似。首先，在训练阶段，猴子们学习了8个物体在1个背景图像上的方位（图1a-b）。当猴子们记住了这些物体与方位的关联关系之后，则进入测试阶段，猴子需要根据每个试次的条件去回忆和运用物体-方位关联（item-location association）信息。具体地，每个试次将首先随机呈现一个物体作为物体线索（item-cue），接着再呈现一个随机旋转的背景图像作为背景线索（background-cue），最后猴子需要根据这两个线索，选择这个物体线索在背景线索上所关联的方位（图1c）。在这个过程中，猕猴需要根据物体线索回忆其关联的方位信息，再根据背景线索所提供的感知信息对回忆的信息加以运用。

图1 任务范式设计

结果表明，在物体线索呈现后，海马神经元表征了该物体所关联的方位记忆信息。在背景线索呈现后，海马不仅表征了方位记忆信息，还表征了背景线索所提供的感知信息。于是，记忆信号和感知信号在海马个体神经元中进行会聚，通过三个次序发生的操作（会聚、转移和靶向）构建出目标方位信息（图2）。通过这一建构性过程，海马将源于过去的记忆信息拟合到当下情形中，构建出可能指导未来行动的目标导向信息，由此实现对记忆的灵活运用。该研究的结果揭示了灵活运用记忆的神经机制，并首次为认知心理学先驱Bartlett所提出的“记忆是建构性的”这一观点提供了单细胞层面的依据。

图2建构性过程

论文链接: 

https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3000876

北大-清华生命科学联合中心已毕业博士生杨岑为该论文第一作者，北京大学心理与认知科学学院、麦戈文脑科学研究所納家勇治研究员为本文通讯作者。该研究获得科技部国家重点研发计划、国家自然科学基金委项目、北大-清华生命科学联合中心等项目支持。

参考文献

Bartlett F.C. (1932). Remembering: A study in experimental and social psychology. Cambridge: Cambrige University Press, pp. 197-214.

Yang C, Naya Y (2020). Hippocampal cells integrate past memory and present perception for the future. PLoS Biol, 18(11): e3000876.

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