海馬體是大腦中一小部分捲曲的結構，位於每個太陽穴下方。它在記憶形成中起著至關重要的作用，獲取我們的經驗和互動，並透過在神經元之間建立新的連線，將它們像諺語所說的那樣刻在石頭上。
6月27日發表在《科學》雜誌上的一份報告揭示了海馬體如何學習並將某些經驗硬編碼到記憶中。作者表明，在特定行為之後，海馬體會反覆回放該行為，直到它被內化。他們還報告了海馬體如何追蹤我們大腦的決策中心，以記住我們過去的決定。
先前的研究表明，齧齒動物的海馬體在睡眠或休息期間會回放或重溫過去的經歷。例如，當大鼠在迷宮中導航時，所謂的“位置細胞”會被啟用，並幫助動物追蹤其位置。在它們穿過迷宮之後，這些相同的細胞會以完全相同的模式重新啟用。先前發生的事情會在精神上再次重播。
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這項新研究的作者好奇這種現象是否僅適用於先前與特定地點的相遇，或者海馬體的回放是否也更普遍地適用於記憶，包括心理和非空間記憶。
事實證明確實如此。
在這項研究中，33名參與者被展示了一系列包含面孔和房屋的影像。他們必須判斷其中一個或另一個的年齡。如果在第二次試驗中，所選選項的年齡保持不變，則判斷的類別在隨後的試驗中也不會改變。如果年齡不同，則在下一輪中，判斷的類別會翻轉到另一個選項。
在執行這些任務時，受試者接受了功能性磁共振成像（fMRI），研究人員可以透過它來監測與特定時間活躍的大腦區域相關的大腦代謝活動。在這種情況下，成像使作者能夠檢視決策任務之前、期間和之後不同大腦區域的活動模式。
在進行了40分鐘的這項練習後，參與者在休息狀態下進行了五分鐘的腦部掃描。在休息狀態下海馬體記錄的fMRI模式似乎重現了決策任務期間發生的活動片段。而且它們一遍又一遍地這樣做。這就像大腦不斷倒帶電影場景，直到它可以背誦為止。
此外，新的研究發現，海馬體中回放次數較多的人，其活動與大腦中稱為眶額皮層的區域的任務活動更為相似，該區域參與決策。“我們發現眶額皮層的[活動]與海馬體中的回放有關，這真是太令人驚訝了，”論文的主要作者、柏林馬克斯·普朗克人類發展研究所的神經科學家尼古拉斯·舒克說。他認為，休息狀態下海馬體中任務和決策序列的回放有助於訓練皮層在未來更好地解決類似的任務。
該論文的資深作者、普林斯頓大學神經科學家耶爾·尼夫表示，新的結果表明，海馬體的回放不僅對形成記憶至關重要，而且對學習我們的哪些行為和決策最有效地實現目標並因此應該重複也很重要。
佐治亞理工學院心理學院的教授薩克雷·布朗沒有參與這項研究，他認為這項新工作對於證明海馬體不僅支援導航和空間體驗的回放，還支援決策的回放至關重要。“雖然空間導航對於人類和動物的日常生活至關重要，”他解釋說，“我們經常記住在時間和空間中發生的事件序列。例如，我們孩子的生日聚會的記憶可能涉及在同一地點隨時間推移發生的許多事件。”看來，一旦我們回到家裡的沙發上，海馬體可能會重複播放聚會，將其寫入記憶。
記憶的長期命運取決於海馬體神經元與皮層高階認知處理區域神經元之間的連線，正如新工作所示。布朗認為，海馬體活動，特別是舒克和尼夫描述的回放，有助於加強這些聯絡，從而使它們提供我們可以訪問的持久痕跡，使用各種記憶線索。“這種型別的‘神經排練’可以促進編碼記憶的神經元之間更強的連線，”他說。
眾所周知，當我們認為在睡眠或冥想期間讓大腦休息時，大腦會變得忙碌起來。新的發現可能與我們在打鼾時經歷的記憶鞏固有關。舒克解釋說，睡眠期間的海馬體回放可能有助於形成和儲存記憶。一個懸而未決的問題是，回放在做夢期間是否也存在作用：將最近的事件扭曲成那些光怪陸離的夜間敘事，可能是為了處理和儲存——或丟棄——我們最近的經歷。
舒克和尼夫計劃使用他們的大腦分析技術來探索計劃任務可能與回放有何關係。他們想調查有效的計劃是否需要檢索和回放過去的經驗，以更好地最佳化我們應對未來的方式。
“我們認為我們的新方法將為更詳細地研究人類的回放開啟大門，”舒克說。“我們希望我們的新方法為未來研究這些事物鋪平道路。”