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          信息如何從感知轉移到記憶

          我們的記憶細節豐富:我們可以生動地回憶起家里的顏色、廚房的布局,或者我們最喜歡的咖啡館的前臺。大腦如何編碼這些信息長期以來一直困擾著神經科學家。

          達特茅斯學院

          1月8日消息

          達特茅斯學院(Dartmouth College)領導的一項新研究中,研究人員發現了一種神經編碼機制,該機制允許信息在感知區域和大腦記憶區域之間來回傳輸。研究結果近日發表在《自然-神經科學》(Nature Neuroscience)雜志上。

          研究于2024年1月2日發表在《Nature Neuroscience》(最新影響因子:25.0)雜志上

          在這項工作之前,對大腦組織的經典理解是,大腦的感知區域代表“真實”的世界,大腦的視覺皮層根據光線如何落在視網膜上來代表外部世界,這被稱為“視網膜地形編碼”。相反,人們認為大腦的記憶區域以抽象的形式代表信息,去除了關于其物理性質的細節。

          然而,根據該研究作者的說法,這種解釋沒有考慮到,隨著信息的編碼或回憶,這些區域實際上可能在大腦中共享一個共同的代碼。

          “我們發現,與記憶相關的大腦區域對世界的編碼就像空間中的‘照片負片’一樣,”共同主要作者 Adam Steel 說,他是心理與腦科學系的博士后研究員,也是達特茅斯學院紐科姆計算科學研究所(Neukom Institute for Computational Science)的研究員。

          左起:心理學和腦科學助理教授Caroline Robertson、心理學和腦科學博士后 Adam Steel、

          Robertson實驗室的實驗室經理Brenda Garcia

          “而‘負片’是信息進出記憶以及在感知和記憶系統之間移動的機制的一部。”

          在一系列實驗中,參與者接受了感知和記憶測試,同時使用功能性磁共振成像(fMRI)掃描儀記錄了他們的大腦活動。

          該團隊發現了一種相反的推拉式編碼機制,該機制控制著大腦中感知和記憶區域之間的相互作用。

          結果顯示,當光線照射到視網膜上時,大腦的視覺區域會通過增加活動來反應光線模式。

          大腦的記憶區域也對視覺刺激做出反應,但與視覺區域不同,在處理相同的視覺模式時,它們的神經活動會減少。

          研究人員報告說,這項研究有三個不同尋常的發現。

          第一個是他們發現視覺編碼原則在記憶系統中得到了保留。

          第二個問題是,這種視覺代碼在內存系統中是顛倒的。

          “當你在視野中看到某些東西時,視覺皮層中的神經元在驅動,而記憶系統中的神經元則處于靜默狀態,”資深作者、達特茅斯學院心理與腦科學助理教授 Caroline Robertson 說。

          第三,這種關系在記憶回憶中會顛倒。“如果你閉上眼睛,在同一個空間里記住視覺刺激,你會顛倒這種關系:你的記憶系統會驅動、抑制感知區域的神經元,” Robertson 說。

          “我們的研究結果清楚地表明,說明記憶系統如何使用共享的視覺信息來使回憶的記憶清晰可見,”共同主要作者、愛丁堡大學(University of Edinburgh)人類認知神經科學講師 Ed Silson 說。

          接下來,研究小組計劃探索這種感知和記憶之間的推拉動態如何有助于應對臨床疾病的挑戰,包括阿爾茨海默病。

          創立于1769年的達特茅斯學院

          參考文獻

          Source:Dartmouth College

          How Information Is Transferred From Perception to Memory

          Reference:

          Steel, A., Silson, E.H., Garcia, B.D. et al. A retinotopic code structures the interaction between perception and memory systems. Nat Neurosci (2024). https://doi.org/10.1038/s41593-023-01512-3

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                 原文標題 : 信息如何從感知轉移到記憶

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