我们对事件的回忆通常不像安全摄像头里的数字视频重放,而是一种被动的观察,忠实地重现了所发生的一切的空间和感官细节。更常见的情况是,记忆将我们的经历分割成一系列离散的、相互关联的事件。比如,你可能记得,上周午饭前的某个时间,你出去散步,却不记得扔在人行道上的苏打水瓶、院子里橡树上的乌鸦叫声,或者回来时吃的鸡肉沙拉三明治。你的大脑为你指定了一个“散步”的思维篮子和一个“午餐”的垃圾箱,一旦进入,就可以提供许多更详细的信息。这样的安排引出了一个问题:大脑是如何进行这样的分类的。
麻省理工学院的神经科学家进川进(Susumu Tonegawa)和他的同事们在一项新研究中声称,他们发现了使记忆组织成离散单元成为可能的神经处理过程。这项研究对理解人类如何概括知识具有启示意义,也有助于开发学习速度更快的人工智能系统。
大脑中有一个叫做海马体的区域,它对记忆的形成至关重要,而且似乎也与导航有关。海马体中被称为“位置”细胞的神经元会对特定位置做出选择性反应,形成对环境的认知地图。这样的空间信息对于“情景性”记忆(自传式记忆而非事实性记忆)显然很重要。但经验的其他方面也是如此,比如改变感官输入。有证据表明,海马体中的神经元通过改变发射频率来编码感觉变化,这种现象被称为“速率重拍”。根据加州大学旧金山分校的神经科学家洛伦·弗兰克和他的同事们的研究,这种变化可能还会编码有关动物去过哪里、要去哪里的信息,使速率重拍能够代表动物的旅行轨迹。
除了对不断变化的变量(无论是感官输入还是路径轨迹)进行编码外,之前的一些成像研究表明,大脑也将经历处理为分段事件。但它是如何在神经层面上实现这一过程的还不清楚。上周发表在《自然神经科学》(Nature Neuroscience)上的一项新研究中,由Tonegawa实验室的研究生陈孙(Chen Sun)领导的团队设计了一项任务,试图将事件的离散性、分段性与时刻体验中不断变化的空间和感觉细节分离开来。研究人员训练老鼠在一条正方形的轨道上奔跑。跑完四圈后,这些小动物会得到一份甜点作为奖励。他们在每跑完一圈后都会访问奖励盒,并将每次试验分成四个“事件”(奖励决定了试验的结束)。每一圈都经过同样的路线,因此从一件事到下一件事的感觉和位置信息是恒定的,这使得研究人员能够将大脑活动的差异归因于确实发生了变化的东西:圈或事件。
研究人员记录了数百个海马细胞的活动,并发现大约30%的细胞显示出了与lapr相关的模式。有些老鼠在第一圈跑过有反应的地方时非常活跃,剩下的三圈相对安静。其他人在第二圈的反应远远超过其他人,等等。这些神经元被研究人员称为“事件特异性速率重拍”(ESR,198彩票代理分红跟日工资是多少,这个只要你有量
198彩,带着诚意去跟198彩票总代去谈, 他们都会给你开出一个满意的待遇的。,细胞),它们似乎可以发出老鼠是在哪一圈的信号。
为了证实ESR细胞确实编码了事件,研究人员用沿着一维延长的轨道进行了实验,增加了轨道的长度。即使在两次试验之间的圈长是随机改变的,细胞在它们喜欢的圈上仍然活跃得多,这表明活动不能与时间流逝或距离有关。没有参与这项研究的弗兰克说:“研究结果支持了海马体可以表达相关变量的表征的观点,包括,在这种情况下,自奖励发出以来的圈数。”
在另一个实验中,研究小组在第一天训练老鼠在一个正方形的轨道上,然后在第二天用一个圆形轨道代替。转移到新的环境导致ESR细胞的空间反应完全重新映射到圆形轨道上。然而,令人惊讶的是,这些神经元优先反应的圈数保持不变。这些发现表明ESR活动代表了经验的分段单元,并且这个“事件代码”可以在共享相同结构的不同经验之间转移。
Tonegawa将这个过程与一个熟悉的场景进行了比较。他说:“如果你和朋友去餐馆吃饭,这一段会分为不同的部分:你到达餐馆后,点了一道开胃菜,然后选了一道主菜,通常,最后是甜点。”“随着这一切的进行,你的刺激也在改变。但与此同时,它由不同的活动组成,你可以从开胃菜转换到吃主菜、甜点等等。研究中揭示的编码可以解释大脑是如何在和不同朋友去不同餐馆时提取“主菜”等事件的。这一想法可能会为我们了解大脑是如何概括知识来有效地学习提供见解。Tonegawa说:“你是在转移基于过去经验已经掌握的知识来学习新东西。”“这就是为什么我们可以更快地学习东西。他认为,这些见解可以帮助工程师开发能够将能力从一个环境转移到另一个环境的人工智能系统,比如在医院之间移动的医疗机器人。
圆形轨迹实验表明,大脑对你精确位置的反应可以被改变,而不会影响特定事件的活动。在最后一个实验中,研究小组提出了一个问题:反过来是否也成立?内侧内嗅皮层(MEC)与海马体在空间认知和导航方面紧密合作。也有证据表明,它涉及到将经验分割成连续的事件。研究人员使用光遗传学(一种涉及基因改变细胞的技术,使它们可以被光激活或抑制)来关闭从MEC到海马体的信号,而小鼠执行跑步任务。这样做对特定位置的反应没有影响,但完全破坏了特定于lapo的反应,这表明位置和事件编码可以被分开操纵——即使相同的细胞处理两个方面的经验。
这项研究的一个局限是,在跑道上反复奔跑不同于大多数自然体验。弗兰克说:“没有证据表明,在动物第一次经历一系列事件时,这些与事件相关的模式就存在——只是它们在重复多次现在熟悉的序列之后才出现。”这与我们的情景记忆不同,在情景记忆中,每一次新的经历都被单独编码,198彩总代在公司开大会的时候手拿最新款iphonex登陆198彩手机app玩瑞士分分彩,同事们都很羡慕问他哪里买的新手机,
彩票技巧方案他说是198彩票平台送的,此后不久他周围的同时都在198彩票注册游戏,个个都期待获得一部iphonex.,并在第一次(通常是唯一一次)发生时作为一个事件存储。他认为这些细胞代表了“有经验的和相关的重复元素的经验元素”。他说,这种排列让人想起了研究海马神经元的报告,198彩票开户请认准官方唯一直属总代团队1号团队,免费开户即可领取注册彩金,下载客户端可以申请198彩挂机软件,申请198彩票代理权限,只要你有量,我们绝不亏待你,只有198彩才能让你白手起家,0投入却可以
198彩票手机优惠短期内迅速致富。,这些神经元“在相同的环境中,以几何重复的方式,同样地,但不完全相同地激发”。
纽约大学格罗斯曼医学院的神经科学家Gyorgy Buzsaki说:“这是一项有深刻见解的实验,在Tonegawa实验室的谨慎和大量控制下进行的。”他没有参与这项研究,尽管他向研究人员提供了评论。但是布兹萨基对正在发生的事情有更激进的看法。他认为,研究人员赋予海马神经元的所有属性都是同一基本机制的不同方面。为了解释这一观点,他将其比作汽车引擎的运动与行驶距离和行驶时间之间的关系——不同的变量反映了一个单一的基本过程。
在情景记忆的例子中,假设的要素是什么,在哪里,在什么时候。“情景记忆的定义是:‘我发生了什么事,在哪里,在什么时候?’”Buzsaki说。当您组合这些元素时,它将重新创建事件。“这叫做记忆,”他补充道。研究人员将观察到的活动与海马体所做的事情、地点和时间联系起来,但海马体所做的只是有效地将经验编码成神经元序列。海马体“就像图书管理员,告诉你去第五架第二排。”然后下一本书是这个,然后是这个,等等,”他说。但是图书管理员对这些在大脑皮层中构建的序列的内容一无所知。因此,Buzsaki解释的新发现是,细胞不编码抽象的“徽章”属性(例如,圈数或晚餐当然是经历的,就像他们生成顺序序列给内存所需的订单我们弄清楚其中的含义。