PNAS| 首次发现人类海马体在短时间尺度上对时间信息敏感

早期对啮齿动物海马体的研究提供了情景记忆中海马体表达时间信息的一般神经机制证据。对记忆编码的方式涉及到许多信息，科学家们已经研究了其中大部分是如何工作的。但是有一个维度仍未得到解决：时间。

最近，一项来自多伦多大学的新研究是理解长期记忆形成时大脑如何编码时间的重要一步。该研究由多伦多大学士嘉堡分校（UTSC）心理学系的一组研究人员完成，是第一个发现人类海马体在短时间尺度上对时间信息敏感的研究。

“我们对所经历事件的长期记忆由不同信息组成，而时间是其中的关键内容”，助理教授Andy Lee说道，他是该研究的主要作者。

对于长期记忆形成时大脑如何存储关于特定事件的人物、物体或位置等信息我们已经知道许多，但是对人类大脑如何处理时间却知之甚少。

事实上，有研究发现大脑如何处理事件的顺序，但是却没有明确的证据表明人类海马体对持续数秒的短时间尺度上的时间信息是非常敏感的。

“我们在这里只关注短时间尺度，因此这样一个建构模块（译者按，应该是指海马体的处理机制）如何同其它模块一起构建记忆，还没有人真正地知道，”Lee说，他的专长是使用像fMRI这样的技术来探索记忆背后的过程，特别是在海马体中。

“我们正有效地发现时间和记忆的建构基石中的一小块。”

这项特别的研究建立在一项2011年啮齿动物研究的基础之上，后者在海马体中发现了所谓的“时间细胞”。研究显示这些细胞在两个独立事件之间的空白延迟期放电，发出表示数秒级别时间推移的信号。他们认为这些细胞有助于在形成记忆时将时间相关的信息整合在一起。

Lee和他的团队，包括博士研究生Sathesan Thavabalasingam和博士后Edward O’Neil，想要探究在人类海马体中是否存在一个类似的机制能够有助于在记忆形成时整合时间信息。

为了测试这一点，18名参与者被要求学习四个简短的序列或“记忆”，其中每个事件的图像内容和持续时间都有所不同。在fMRI测试期间，他们被要求完成一个记忆识别任务并且在精神上尽可能详细地回忆每个序列。

研究人员发现前海马体的大脑活动模式反映出了事件之间空白时期的持续时间，补充了啮齿动物研究中的发现。

“这项研究填补了与啮齿动物研究的不足——表明在长期记忆处理过程中我们人类海马体对数秒级别的时间信息是有作用的，” Thavabalasingam说道，其与O’Neil是这项研究的第一作者。

Thavabalasingam补充道，理解大脑中时间信息的处理机制是非常重要的，因为它是形成长期记忆的重要维度之一。

人类大脑海马体对短时间尺度上的时间信息是敏感的。

图片来自http://francis.naukas.com

“如果你没有关于一个事件发生了多久的相关经验，那你就不会对它有一个记忆。更好地理解大脑如何处理某个经历的完整时间线以及如何在长期记忆中表达出来是很重要的，”他说。

这项研究，发表在美国国家科学院院刊（PNAS）上，接受了加拿大自然科学与工程研究委员会（NSERC）的资助。

谈及下一步工作，Lee说测试长期记忆形成时该脑区如何处理更长的时间尺度以及形成记忆时它如何压缩时间，这一点将会很重要。

另外一个是观察海马体如何分辨主观时间和客观时间的差异，也就是说，根据我们对时间感知方式的变化，感觉某事物的持续时间如何变长或变短。

“说到时间和记忆之间的相互作用，这其中有太多未解答的问题了，”Lee说。 “我们真的只是开始处于初步阶段。”

资料来源：

多伦多大学

英文报道链接：

https://neurosciencenews.com/time-cell-memory-10893/

参考文献：

Evidence for the incorporation of temporal duration information in human hippocampal long-term memory sequence representations. Sathesan Thavabalasingam, Edward B. O’Neil, Jonathan Tay, Adrian Nestor, Andy C. H. Lee Proceedings of the National Academy of Sciences Mar 2019, 201819993; DOI:10.1073/pnas.1819993116

作者信息

 编译： 南樛木 （brainnews创作团队成员）

校审/排版：Simon （brainnews编辑部）

题图：public domain

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