中国科学家发现猕猴处理短时记忆排序的运行机制
2024年09月27日 阅读:43407
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人记住一串数字之后，可以正序或者倒序重复出来。在听到某些倒装句时，也能按正常顺序理解。那么，记忆在这个过程中是如何被加工处理的呢？中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心研究员王立平团队以猕猴为研究对象，发现了前额叶神经元处理短时记忆排序时的群体表征和运行机制，该成果9月27日在线发表于国际学术期刊《科学》。
王立平介绍，记忆可以分为短时记忆和长时记忆。人们日常生活中看到的现象、听到的话语都会先存储为短时记忆，而后根据需求进行排序、压缩、遗忘等加工处理，但其背后的原理鲜少揭秘。
研究人员先训练猕猴在大脑中记忆并加工处理一段序列。简单来说，是让猕猴看电脑屏幕上的多个圆点，这些圆点处于不同位置，会依次序闪烁若干次。随后，如果屏幕上出现黄瓜图片，那么猕猴需要按照正序把圆点闪烁的顺序报告出来，如果出现苹果图片，则倒序报告。
子空间交换信息的示意图 研究人员制图
由于大脑参与短时记忆的部位是前额叶皮层，研究人员在实验时使用电极阵列大量记录猕猴前额叶神经元的放电情况。考虑到猕猴用大量神经元群体的不同放电情况存储单个圆点的位置信息，研究人员将这种多个神经元的组合称为“子空间”。
研究人员通过分析数据发现，在需要倒序报告短时记忆时，猕猴一个个子空间内的信息会发生交换。比如，如果该序列有两个圆点的信息需要记忆，那么有一号和二号空间分别记录各自圆点的信息，当需要倒序报告时，一号子空间与二号子空间的信息便互换了。
中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心博士研究生田拯赫告诉记者，这个过程并非简单互换，而是两个子空间各自招募一个临时子空间存储信息，待自身信息被清空后，再将临时子空间中的信息传递给对方。另外，研究人员还发现了一个存储正序或倒序规则的子空间，该子空间控制了子空间与临时子空间之间的信息流动。
据王立平介绍，该研究的结论对研究意识等大脑中高级认知机制的重大问题有重要意义。研究中发现大脑与计算机运算机制有着惊人的相似规律（如用于信息交换的临时子空间和操作过程），这表明对大脑机制的进一步研究或有助于推动未来类脑计算模块更加智能化、高效化发展。（记者董雪）
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