大腦的記憶過程在做數據壓縮，不同圖形也有共同的記憶格式

大腦究竟是如何記住所見信息的？

研究者們有了最新發現——

大腦會捕捉與當前任務相關視覺信息，將所見畫面精簡壓縮；而一些無關特徵會被忽略。

也就是説，人腦的記憶過程更像在黑板上寫提綱，而不像照相機拍照。

另外，不同的視覺信息，可能被儲存為幾乎相同的記憶格式也是研究者們最近的實驗分析結果。

這篇論文來自紐約大學，已登上神經科學頂級期刊Neuron。

下面來看看這是個怎樣的研究。

大腦記憶活動的數據採集和可視化

大腦儲存和回憶所需信息的能力，被稱為工作記憶，這對於人腦的許多高級認知過程至關重要。

之前已有研究確定了人腦能重新編碼視覺信息，例如，會將看見的號碼在腦海中重新編碼並儲存為朗讀數字的聲音。

基於這個結論，研究團隊進行實驗來開展新的探索。

在實驗中，他們設置了兩種不同的視覺刺激圖像：定向光柵和移動的點。

在每次測試中，參與者們首先會看到一個圖像，接着用12秒來回憶所見信息，然後根據記憶判斷剛才的光柵傾斜方向或一團點的移動方向。

同時，研究人員用磁共振功能成像（functional magnetic resonance imaging, fMRI），將參與者的大腦活動可視化。

不同視覺信息的記憶格式可能相同

研究者發現，無論是光柵的傾斜角度還是點的移動方向，都會在視覺皮層和頂葉皮層中產生相同的神經活動模式。

視覺皮層是處理視覺信息的大腦皮層，頂葉皮層是大腦中用於處理和儲存記憶的部分。

具體數據分析結果如下。

結果顯示，大腦視覺皮層能夠區分出光柵傾斜和點的移動這兩種不同的圖像刺激。

與此同時，用一種類型的刺激（如光柵傾斜角度）訓練大腦，還可以讓其成功解碼另一種類型的刺激（如點的移動方向）。

但值得注意的是，這種“共享”僅出現在記憶階段，在直接觀看刺激物的時間段內並未被觀察到。

這也就印證了研究人員的一種推測：光柵傾斜和點集移動的圖像屬性既有不同點也有相同點，但在工作記憶過程中，大腦只會提取與具體任務最為相關的特徵，並將兩種不同的刺激編碼為同一種“存儲格式”。

人腦記憶方式類似“寫提綱”

前文證明了工作記憶是大腦中對圖像屬性的抽象表示。

那麼，工作記憶表徵還有哪些潛在性質？大腦會將全部所見內容都儲存起來嗎？

為了深入研究，研究者利用一個複雜的模型，將大腦活動的三維模式，投射到信息量更大的視覺空間的二維表示中。

這樣就揭示了對於本實驗中兩種視覺刺激，大腦存儲和回憶信息的重新編碼格式。

圖A是空間重建分析示意圖。每個特徵條件下的光柵角度或點運動方向被投射到視野空間中。

圖B是羣體重建圖，根據圖B計算過濾反應和相關保真度值，得到圖C、圖D。

通過分析這些數據發現，參與者實際上根本沒有記住光柵或複雜的移動點雲；相反，他們將圖像壓縮成一條線，代表他們被要求記住的角度。

作者簡介

論文的第一作者Yuna Kwak，目前正在紐約大學攻讀心理學博士學位。

Clayton E. Curtis是論文的通訊作者，也來自紐約大學心理學系。

目前，研究人員才剛開始弄清楚工作記憶的部分功能，許多答案仍待揭曉。

如：一個相對簡單的記憶，將如何轉化為工作記憶中更復雜的信息集？

不過，利用當今的技術，人們能以前所未有的方式來訪問和捕捉工作記憶。

這將有助於分析對於來自大千世界的各種視覺信息的輸入，工作記憶形成的共性和差異。

論文鏈接：

https://www.cell.com/action/doSearch?text1=Unveiling+the+abstract+format+of+mnemonic+representations&field1=AllField&journalCode=neuron&SeriesKey=neuron

參考鏈接：

https://directorsblog.nih.gov/2022/04/12/human-brain-compresses-working-memories-into-low-res-summaries/

— 完 —

量子位 QbitAI · 頭條號簽約