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大脑用记忆回放来做决定
海马体是大脑中的一个小卷曲结构，位于颞叶下方，对记忆的形成起着关键作用。我们经历的事情将以神经元形成新连接的方式被记录下来。
六月二十七日在科学杂志上发表的一份报告揭示了海马体是如何学习，以及如何将某些经验转化成记忆的。作者指出，在特定的行为之后，海马体会反复重复这种行为，直到它被内化为止。他们还阐述了海马体如何跟踪我们大脑的决策中心(大脑皮层)，从而记住我们过去的选择。
先前的研究表明，啮齿动物的海马体在睡眠或休息期间会回放过去的经历。例如，当老鼠在迷宫中寻路时，所谓的位置细胞就会被激活，并帮助动物确定其位置。在他们穿越迷宫时，同样的细胞被以完全相同的模式重新激活。以前发生的事情又在精神上重演了。
这项新研究的作者们希望知道，这一现象是否只适用于遇见某一熟悉的地点，还是说这种海马体重演也适用于更普遍的记忆，包括精神记忆和非空间记忆。
在这项研究中，33名参与者观看了一系列的图像，其中包含人脸和房子。参与者要估计观察到的一系列人脸的年龄，接着是第二次估计，两次估计结果一样则为正确，否则为错误。
在执行这些任务时，受试者进行了功能性磁共振成像(FMRI)，这使研究人员能够监测与特定时间活跃的大脑区域，观察不同大脑区域在决策任务之前、期间和之后的活动模式。
经过40分钟的训练，参与者在休息时接受脑部扫描5分钟。休息时海马体中记录的fMRI模式似乎重复了在决策任务中出现的片段，就好像大脑一直在重复一个电影场景，直到它能够背诵出来。
此外，这项新的研究发现，在海马体中回放较多的人表现出的fMRI信号更类似于眶额叶皮层释放的信号，这是一个参与决策的区域(位于大脑皮层)。“我们发现，眶额叶皮层的活动与海马区的回放有关。”这些发现表明，休息时海马中复现先前的任务有助于训练大脑皮层，以便在未来更好地解决类似的任务。这篇论文的主要作者、柏林马克斯·普朗克人类发展研究所(Max Planck Institute For Human Development)的神经学家尼古拉斯·舒克Nicolas Schuck说。
根据该论文的高级作者，普林斯顿大学神经学家耶尔尼弗YaelNiv说，新的结果表明，海马区重演不仅对形成记忆至关重要，而且让我们认识到哪些行为和决定对实现一个目标最有效，因此应该重复。
佐治亚理工学院心理学学院教授萨克利·布朗(Thackery Brown)没有参与这项研究，他认为这项新研究意义重大：证明海马体不仅支持导航和空间体验的回放，还支持决策回放。“我们经常会记住随着时间和空间发生的经历。”例如，对我们孩子生日聚会的记忆，可能会涉及许多事件，随着时间的推移，在一个地点展开。“一旦我们回到家中的沙发上，海马体就会回放这段经历，把它呈现在记忆中。
这项新的研究表明，记忆能否长期保存取决于海马神经元和大脑皮层高水平认知区域的神经元之间的联系。布朗认为，海马活动，特别是舒克和尼弗所描述的重演，有助于加强这些联系，从而提供各种记忆线索以获取持久的记忆。他说：“这种‘神经重演’可以让编码记忆的神经元之间建立更紧密的联系。”
众所周知，当我们在睡眠或冥想时，大脑就会变得忙碌起来。这些新发现可能表明我们打鼾时也在进行记忆巩固的过程。舒克解释说，睡眠时海马的重演可能有助于形成和储存记忆。一个悬而未决的问题是：海马重演是否参与梦的形成：将最近的事件扭曲到那些奇幻迷离的梦中，可能有助于处理和储存，或抛弃近期的经历。
舒克和尼弗计划使用这项大脑分析技术来探索下一个问题：完成一个任务与海马体重演之间的关系。他们想研究对一个给定任务的规划是否需要回放过去的经验，以便优化后续的执行计划。
舒克说：“我们的新方法打开了新大门，可以更详细地观察人类的海马体回放。”“希望这个新方法为今后对该类问题的研究铺平道路。”
本文译自 Scientific American，由 Mork 编辑发布。