工作記憶背后“密碼”被破解
據(jù)美國趣味科學網(wǎng)站近日報道,大腦用于創(chuàng)建一種重要記憶類型的“密碼”終于被破解了。
這種記憶被稱作工作記憶,它幫助人們暫時記住并在短期內(nèi)調(diào)用一些信息。比如,你在以下情況中使用的就是工作記憶:先查出電話號碼,然后短暫地記住數(shù)字順序并撥打電話;或者,向朋友打聽一家餐館的位置,然后一邊記著轉(zhuǎn)彎地點一邊開車過去。
美國佛羅里達州立大學心理學和神經(jīng)學助理教授德里克·尼在電子郵件中告訴趣味科學網(wǎng)站記者,最新研究結(jié)果意味著,人類在工作記憶研究領(lǐng)域“向前邁進了重要一步”。
幾十年來,科學家一直不明白大腦以何種方式、在哪塊區(qū)域完成了瞬時記憶的編碼工作。
未參與上述新研究的德里克·尼說,有一種理論認為,工作記憶依賴大腦的特殊“倉庫”,與處理來自眼睛或鼻子的感覺信息或儲存長期記憶的大腦部位分離。
德里克·尼說,另一種與之相悖的理論認為,“不存在這種特殊倉庫”。該理論認為,工作記憶本質(zhì)上是一種“涌現(xiàn)現(xiàn)象”,“當感覺和運動表征在我們把過去與未來關(guān)聯(lián)起來之際持續(xù)閃現(xiàn)時”,就會出現(xiàn)這種現(xiàn)象。根據(jù)這種理論,在你首次通讀一串電話號碼時“發(fā)亮”的那批腦細胞也會在你一次又一次在工作記憶中瀏覽那串數(shù)字時“發(fā)亮”。
美國《神經(jīng)元》月刊4月7日發(fā)表的一篇新研究論文對上述兩種理論都提出了質(zhì)疑。工作記憶并沒有反映人類感知期間發(fā)生的事,也不依賴特殊記憶倉庫,它似乎在收集感覺信息的基礎(chǔ)上更進一步:只從周圍環(huán)境中抽取最重要的感覺信息,然后用相對簡單的代碼來概括那個信息。
該研究論文的資深作者、美國紐約大學心理學和神經(jīng)學教授克萊頓·柯蒂斯在電子郵件中告訴趣味科學網(wǎng)站記者:“數(shù)十年來,一直有線索顯示,我們儲存在工作記憶中的信息可能不同于我們感知到的東西!
為解開工作記憶之謎,柯蒂斯與該論文另一名作者、紐約大學博士研究生尤納·郭利用了一種名為功能性磁共振成像(fMRI)的腦部掃描技術(shù)。該技術(shù)可測量大腦不同部位的血流變化情況;钴S的腦細胞需要較多能量和氧氣,因此fMRI間接測量了腦細胞活動情況。
該研究團隊利用這種技術(shù)在9名志愿者完成涉及工作記憶的任務時掃描了他們的大腦。兩位論文作者也完成了同樣的任務,為研究貢獻了腦部掃描結(jié)果。
在其中一次實驗中,參與者觀看屏幕上一個由格柵或斜線構(gòu)成的圓圈,4秒后,圖像消失,12秒后,研究人員要求參與者回憶這些斜線的角度。在其他實驗中,參與者觀看由全部朝同一方向移動的點構(gòu)成的一片“云”,然后要回憶這片“云”的移動角度。
柯蒂斯說:“我們預測參與者會將復雜的刺激(有角度的格柵或移動的點)重新編碼,將其轉(zhuǎn)化為某種較為簡單且與手頭任務相關(guān)的東西!
研究人員只要求參與者留心斜線的角度或由點構(gòu)成的“云”的移動角度。研究人員推測,參與者的大腦活動只反映圖像的這部分具體特征。那正是研究團隊分析腦部掃描數(shù)據(jù)時發(fā)現(xiàn)的東西。
研究人員利用計算機模型將復雜的腦部活動可視化,創(chuàng)建了一種腦部地形圖,展示不同腦細胞群體的活動峰值和谷值。分析結(jié)果顯示,大腦不會將每幅圖像的所有細節(jié)都編碼儲存,只會將完成手頭任務所需的相關(guān)信息儲存起來。從腦部地形圖上看,用于編碼這些信息的大腦活動就像一條簡單的直線。直線的斜度與格柵的方向或由點構(gòu)成的“云”的移動角度一致。這些線狀的大腦活動模式出現(xiàn)在視覺皮層(大腦在這個區(qū)域接收和處理視覺信息)和頂葉皮層(處理和儲存記憶的重要區(qū)域)。
重要的并不是大腦決定利用線條來代表圖像。德里克·尼說:“真正重要的是,大腦是從格柵或移動乃至不同的事物中提煉出表征的!
工作記憶實質(zhì)上充當了感知(當我們讀取一串電話號碼時)與行為(當我們撥打那個電話號碼時)之間的橋梁。德里克·尼說:“該研究為探究感知與行為之間神秘的中間地帶提供了前所未有的視角!
(責任編輯:支艷蓉)