记忆是按时间顺序储存在大脑中的吗？ 第1页

不完全是：

• 对事件的记忆是按记忆形成过程中脑内的时间信息进行排序和检索的，新冠病毒侵入大脑造成“忘记了一段时间内发生的事情”是做得到的。
• 记忆的强度与内容的重要性、内容适合记忆的程度、重复的次数等有关，时间信息可以出现模糊、拉伸、压缩、倒错，不是严格按照客观时间进行的。
• 在记忆的形成、强化和剪枝过程中一部分“次要”内容会被舍弃，题目中的图片谈到的所谓“近两年的记忆”并不是连贯的。
• 对文字信息的记忆是按整句的含义编码的。

卡内基梅隆大学的 Marcel Just 和他的同事用 fMRI^[1] 研究人脑如何处理、存储、回忆信息。通过让受试者在 fMRI 机器内一遍又一遍地重复特定的思考或认知体验，收集认知、情绪、大脑活动的数据，让机器学习建立“哪些大脑活动模式关联到特定的想法或情绪”的模型，他们可以判断受试者在想什么数字^[2]、可能有什么情绪^[3]、是否有自杀的念头^[4]。

实验发现无论受试者思考时使用的语种是什么，上述全脑活动模式是普遍存在的^[5]，而且人脑并不像数据库那样将信息编码为按逻辑分类的离散项目，而是将信息编码为综合概念，关联到与该项目相关的所有感觉、情绪、体验和重要性。这使得看起来能划分为同一类的信息在人脑中的举动大相径庭——例如“蛋糕”和“苹果”都是食物，但人在想到它们时大脑的激活方式不同。

这导致 fMRI 识别受试者正在阅读的句子的效率非常低下，几分钟才能识别一句话：大脑不会像谷歌翻译那样逐字解码和存储信息，而是对整个句子的含义进行编码——这也是文字顺序不影响阅读的原因之一。

对记忆中的事件进行时间排序是大脑的重要活动之一。多年来，神经元放电的速率被视为衡量神经活动的标准^[6]，但准确的时间也很重要。

过去十几年间积累的证据表明，啮齿类海马体中的“时间细胞”在编码时间信息。相位进动（phase precession）是进行情景记忆和空间导航的关键机制^[7]。2015 年，约翰霍普金斯大学研究人员发现学习陌生移动路线的老鼠存在相位进动^[8]。2019 年，研究人员在理论上阐述了海马时间细胞如何将时间与地点、事物相关联，来帮助大脑记住“记忆事件”中事物和地点的顺序^[9]。

哥伦比亚大学的 Joshua Jacobs 等研究人员通过神经元放电时间监测人脑中的位置细胞^[10]，发现人脑和老鼠的脑类似地在记忆形成的过程中留下时间印记：

• 利用从 13 名植入颅内微电极来绘制癫痫发作时的电信号的癫痫患者身上收集的数据，发现患者四处走动时监测范围内 12% 的神经元表现出相位进动。
• 利用从 27 名执行情景记忆任务的癫痫患者身上获得的颅内微电极记录，识别了人类的时间细胞及其活动规律，建立了关于它们如何在人脑中产生“形成情景记忆所需的时间信息”的理论^[11]。

在 2021 年 8 月 10 日发表的一篇论文中，法国和荷兰的认知科学家发现处理序列图像也涉及相位进动^[12]。

参考

1. ^ 功能性磁共振成像（fMRI，functional Magnetic Resonance Imaging）是一种神经影像学技术。其原理是利用磁振造影来测量神经元活动所引发之血液动力的改变。
2. ^ https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4034344/
3. ^ https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0066032
4. ^ https://www.nature.com/articles/s41562-017-0234-y
5. ^ https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1053811916305833?via%3Dihub
6. ^ 几十年来，神经科学家关于大脑如何学习的理论主要是由加拿大心理学家唐纳德·赫布于 1949 年引入的规则指导的，该规则通常被解释为“一起发射的神经元，连接在一起”。也就是说，相邻神经元的活动越相关，它们之间的突触连接就越强。这个原则经过一些修改，成功地解释了某些有限类型的学习和视觉分类任务。 但对于必须从错误中学习的大型神经元网络，它的效果要差得多。网络深处的神经元没有直接有针对性的方式来了解发现的错误、更新自己并减少错误。
7. ^ 海马体中对特定的空间环境产生特定反应的锥体神经元称为位置细胞，位置细胞的放电时间与海马的节律性 theta 波（8 Hz左右）振荡相协调。
8. ^ Dissociation between the Experience-Dependent Development of Hippocampal Theta Sequences and Single-Trial Phase Precession Ting Feng, Delia Silva, David J. Foster Journal of Neuroscience 25 March 2015, 35 (12) 4890-4902; DOI: 10.1523/JNEUROSCI.2614-14.2015
9. ^ https://doi.org/10.1016/j.celrep.2019.07.042
10. ^ Phase precession in the human hippocampus and entorhinal cortex Salman E. Qasim Itzhak Fried Joshua Jacobs May 11, 2021DOI:https://doi.org/10.1016/j.cell.2021.04.017
11. ^ Time cells in the human hippocampus and entorhinal cortex support episodic memory Gray Umbach, Pranish Kantak, Joshua Jacobs, Michael Kahana, Brad E. Pfeiffer, Michael Sperling, Bradley Lega Proceedings of the National Academy of Sciences Nov 2020, 117 (45) 28463-28474; DOI: 10.1073/pnas.2013250117
12. ^ Reddy, L., Self, M.W., Zoefel, B. et al. Theta-phase dependent neuronal coding during sequence learning in human single neurons. Nat Commun 12, 4839 (2021). https://doi.org/10.1038/s41467-021-25150-0