人类记忆中特有神经“指纹”解码

2020年12月15日 14:01作者:中技联众来源:科技日报阅读(100)

  虽然人类大脑的一般结构和组织是普遍的,但日前发表在《自然·通讯》上的一项新研究表明,可通过大脑活动观察并量化人们重新构想常见情景之间的差异,这些独特的神经系统特征最终可用于理解、研究甚至改善诸如阿尔茨海默症等疾病的治疗。

  当人们想象相似类型的事件时,每个人都会做不同的事情,因为他们有不同的经历。美国罗彻斯特大学德尔蒙特神经科学研究所的研究表明,可解码与人脑相关的复杂信息并确定每个人记忆中所特有的神经“指纹”。

  研究人员让26名受试者回忆起常见的情景,例如开车、参加婚礼或在餐厅吃饭。这些场景足够广泛,因此每个参与者都会以不同的方式重新构想它们。参与者的口头描述被映射到计算语言模型,该模型近似于单词的含义并创建描述上下文的数字表示。他们还被要求对记忆中的各个方面进行评分,例如与声音、色彩、运动和不同情感的关联程度。然后,将受试者置于功能性磁共振成像设备(fMRI)中,并要求他们重新想象经历,研究人员则观测大脑的哪些区域被激活。

  利用fMRI数据以及受试者的言语描述和评分等级,就能分离出与该人的经历相关的大脑活动模式。例如,如果受试者想象场景中闯了红灯,则与回忆运动和颜色相关的大脑区域被激活。研究人员利用这些数据建立了每个受试者大脑的功能模型,从本质上创建了他们神经活动的唯一特征。

  研究人员能够识别出大脑的多个区域,这些区域是处理整个大脑网络信息的枢纽,这些信息有助于回忆有关人、物体、位置、情感和感觉。他们还能够观察到这些网络中的激活模式在各个等级上有何不同,具体取决于每个人的回忆和想象力的细节。

  研究人员表示,认知科学的目标之一是了解人脑是如何表示和操纵记忆的。这项研究表明,fMRI可通过足够的信号来观测大脑活动,从而识别出反映每个人独特经历的神经表征中有意义的人际差异。

  研究表明,随着年龄的增长,确定的许多关键区域趋向于功能下降,并且很容易遭受因疾病而引起的退化,如像阿尔茨海默症。这些发现有望带来诊断和研究记忆缺陷相关疾病(如痴呆、精神分裂症和抑郁症)的新方法,甚至采用个性化治疗并预测哪种疗法会更有效。

  (记者 冯卫东)


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