大腦用記憶回放來做決定

海馬體是大腦中的一個小捲曲結構，位於顳葉下方，對記憶的形成起著關鍵作用。我們經歷的事情將以神經元形成新連接的方式被記錄下來。

六月二十七日在科學雜誌上發表的一份報告揭示了海馬體是如何學習，以及如何將某些經驗轉化成記憶的。作者指出，在特定的行為之後，海馬體會反覆重複這種行為，直到它被內化為止。他們還闡述了海馬體如何跟蹤我們大腦的決策中心(大腦皮層)，從而記住我們過去的選擇。

先前的研究表明，嚙齒動物的海馬體在睡眠或休息期間會回放過去的經歷。例如，當老鼠在迷宮中尋路時，所謂的位置細胞就會被激活，並幫助動物確定其位置。在他們穿越迷宮時，同樣的細胞被以完全相同的模式重新激活。以前發生的事情又在精神上重演了。

這項新研究的作者們希望知道，這一現象是否只適用於遇見某一熟悉的地點，還是說這種海馬體重演也適用於更普遍的記憶，包括精神記憶和非空間記憶。

在這項研究中，33名參與者觀看了一系列的圖像，其中包含人臉和房子。參與者要估計觀察到的一系列人臉的年齡，接著是第二次估計，兩次估計結果一樣則為正確，否則為錯誤。

在執行這些任務時，受試者進行了功能性磁共振成像(FMRI)，這使研究人員能夠監測與特定時間活躍的大腦區域，觀察不同大腦區域在決策任務之前、期間和之後的活動模式。

經過40分鐘的訓練，參與者在休息時接受腦部掃描5分鐘。休息時海馬體中記錄的fMRI模式似乎重複了在決策任務中出現的片段，就好像大腦一直在重複一個電影場景，直到它能夠背誦出來。

此外，這項新的研究發現，在海馬體中回放較多的人表現出的fMRI信號更類似於眶額葉皮層釋放的信號，這是一個參與決策的區域(位於大腦皮層)。「我們發現，眶額葉皮層的活動與海馬區的回放有關。」這些發現表明，休息時海馬中復現先前的任務有助於訓練大腦皮層，以便在未來更好地解決類似的任務。這篇論文的主要作者、柏林馬克斯·普朗克人類發展研究所(Max Planck Institute For Human Development)的神經學家尼古拉斯·舒克Nicolas Schuck說。

根據該論文的高級作者，普林斯頓大學神經學家耶爾尼弗YaelNiv說，新的結果表明，海馬區重演不僅對形成記憶至關重要，而且讓我們認識到哪些行為和決定對實現一個目標最有效，因此應該重複。

喬治亞理工學院心理學學院教授薩克利·布朗(Thackery Brown)沒有參與這項研究，他認為這項新研究意義重大：證明海馬體不僅支持導航和空間體驗的回放，還支持決策回放。「我們經常會記住隨著時間和空間發生的經歷。」例如，對我們孩子生日聚會的記憶，可能會涉及許多事件，隨著時間的推移，在一個地點展開。「一旦我們回到家中的沙發上，海馬體就會回放這段經歷，把它呈現在記憶中。

這項新的研究表明，記憶能否長期保存取決于海馬神經元和大腦皮層高水平認知區域的神經元之間的聯繫。布朗認為，海馬活動，特別是舒克和尼弗所描述的重演，有助於加強這些聯繫，從而提供各種記憶線索以獲取持久的記憶。他說：「這種『神經重演』可以讓編碼記憶的神經元之間建立更緊密的聯繫。」

眾所周知，當我們在睡眠或冥想時，大腦就會變得忙碌起來。這些新發現可能表明我們打鼾時也在進行記憶鞏固的過程。舒克解釋說，睡眠時海馬的重演可能有助於形成和儲存記憶。一個懸而未決的問題是：海馬重演是否參與夢的形成：將最近的事件扭曲到那些奇幻迷離的夢中，可能有助於處理和儲存，或拋棄近期的經歷。

舒克和尼弗計劃使用這項大腦分析技術來探索下一個問題：完成一個任務與海馬體重演之間的關係。他們想研究對一個給定任務的規劃是否需要回放過去的經驗，以便優化後續的執行計劃。

舒克說：「我們的新方法打開了新大門，可以更詳細地觀察人類的海馬體回放。」「希望這個新方法為今後對該類問題的研究鋪平道路。」

本文譯自 Scientific American，由譯者 Mork 基於創作共用協議(BY-NC)發布。

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