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01 人类大脑无时无刻不在处理序列信息,问路时,需要记住指路人给出的一系列方向指引。在这些情况下,不仅每个步骤的内容需要被记住,它们之间时间上的先后顺序也不能混淆。
02 为了探究这些时序记忆的神经机制,中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心联合上海脑科学与类脑研究中心、北京大学展开了相关研究。
03 研究团队训练猕猴记忆由多个位置点组成的序列。猴子面前的屏幕上会依次闪现三个不同位置的点,猴子需要在几秒钟之后将这些点按之前呈现的顺序汇报出来。
04 在汇报前的几秒记忆保持期内,空间序列的信息便被暂时储存在猕猴大脑外侧前额叶皮层的群体神经元之中。
05 实验表明,猴子的大脑神经元活动也编码了“屏幕”,猴子可以把出现过的点记在这个屏幕上。为了区分时间顺序,每个次序的信息在大脑里都有其对应的“屏幕”。
06 重要的是,在大脑中的这些屏幕上,空间位置的表征与真实视觉刺激的环状几何结构保持了一致。不同次序信息表征于大脑内不同环状结构,环的半径大小会随次序的增加而减小。
07 这可能是因为次序靠后的信息所分配到注意资源会减少,这也解释了记忆提取时,为什么次序靠后的信息更容易出错。
08 序列工作记忆的神经表征对应了一种将不同次序子空间内的结构信息,嵌入高维向量空间的表征方式,这种编码方式很好地支持了下游神经网络对信息的线性读取。
09 该成果第一次在群体神经元水阐释了序列工作记忆的计算和编码原理,推翻了基于单神经元建立的经典序列工作记忆模型,为神经网络如何进行符号表征这一难题提供了新的见解。