研究人员发现人脑是如何分离、储存和检索记忆的

美国国家神经疾病和中风研究所和美国国立卫生研究院BRAIN计划的项目主任Jim Gnadt博士说：“这项工作在研究人员如何研究人类大脑的思维方式方面是变革性的。它为人类神经科学带来了以前在非人灵长类动物和啮齿类动物中使用的方法，即直接记录正在产生思想的神经元。”

这项研究由洛杉矶Cedars-Sinai医疗中心的神经外科、神经学和生物医学教授Ueli Rutishauser博士领导，从一个看似简单的问题开始：我们的大脑如何形成和组织记忆？我们清醒的生活是一个连续的经历，但根据人类行为研究，人们认为我们把这些生活事件作为单独的、独特的时刻来存储。什么标志着一个记忆的开始和结束？这一理论被称为“事件分割”，而我们对这一过程在人脑中是如何运作的了解相对较少。

人脑如何存储和检索记忆

为了研究这一点，Rutishauser和他的同事们与20名患者一起工作，他们正在接受颅内记录大脑活动，以指导治疗他们的耐药性癫痫的手术。他们研究了在播放含有不同类型的“认知边界 ”的电影片段时，患者的大脑活动会受到怎样的影响--这种过渡被认为会引发记忆存储方式的改变，并标志着大脑中记忆“文件”的开始和结束。

第一种类型被称为 “软边界”，是包含一个场景的视频，然后切到另一个场景，继续同一个故事。例如，在一场棒球比赛中，投出一个球，当击球手击球时，镜头切到外野手接球的镜头。相比之下，“硬边界”是切入一个完全不同的故事--想象一下，如果击球后立即切入一个广告。

波士顿儿童医院的博士后、该研究的第一作者郑杰（音译）解释了这两种边界的关键区别。“这是同一个故事中的一个新场景，还是我们正在观看一个完全不同的故事？叙事从一个片段到下一个片段的变化程度决定了认知边界的类型，”郑杰说。

研究人员在参与者观看视频时记录了他们的大脑活动，他们注意到有两组不同的细胞通过增加它们的活动对不同类型的边界作出反应。一组被称为“边界细胞”，在应对“软”或“硬”边界时变得更加活跃。第二组被称为“事件细胞”，只对“硬边界”做出反应。这导致了这样一个理论：当边界细胞和事件细胞的活动达到高峰时，就会产生新的记忆，而这是只有在“硬边界”之后才会发生的事情。

关于记忆如何在大脑中存储和访问的一个比喻是照片如何存储在你的手机或电脑上。通常情况下，照片会根据拍摄时间和地点被自动分组为事件，然后作为该事件的关键照片显示给你。当你点选或点击那张照片时，你可以深入了解该特定事件。

“一个边界反应可以被认为是创造一个新的照片事件，”Rutishauser博士说。“当你建立记忆时，就像新的照片被添加到该事件中。当硬边界发生时，该事件被关闭，一个新的事件开始。软边界可以被认为是代表在一个单一事件中创建的新图像。”

研究人员接下来研究了记忆检索，以及这一过程与边界和事件细胞的发射有什么关系。他们推测，大脑使用边界峰作为"掠过"过去记忆的标记，就像使用关键照片来识别事件一样。当大脑发现一个看起来很熟悉的发射模式时，它就会“打开”该事件。

为研究这一理论，我们使用了两个不同的记忆测试。在第一个测试中，参与者被展示了一系列静态图像，并被问及这些图像是否来自他们刚刚观看的电影片段中的某个场景。研究参与者更有可能记住发生在硬边界或软边界之后不久的图像，这时新的“照片”或“事件”将被创造。

第二项测试涉及展示从他们刚刚观看的电影片段中提取的两张图像。然后，参与者被问及这两张图片中哪张先出现。结果发现，如果这两张图片出现在一个硬边界的不同侧面，他们就很难选择正确的图片，可能是因为它们被放在不同的"事件"中。

这些发现让我们看到了人类大脑是如何创造、储存和获取记忆的。由于事件分割是一个在记忆障碍患者中可能受到影响的过程，这些见解可以应用于新疗法的开发。

在未来，Rutishauser博士和他的团队计划研究两个可能的途径来开发与这些发现有关的疗法。首先，使用化学物质多巴胺的神经元，因其在奖励机制中的作用而最为人所知，可能会被边界和事件细胞激活，这表明一个可能的目标是帮助加强记忆的形成。

其次，大脑的正常内部节奏之一，即所谓的θ节奏，已经与学习和记忆有关。如果事件细胞与该节奏同步发射，参与者更容易记住他们所看到的图像的顺序。由于深层脑刺激可以影响θ节奏，这可能是治疗某些记忆障碍患者的另一个途径。