大脑是怎样建立记忆链的,这对人工智能有何启发作用

大脑细胞存储一系列连续发生的事件时会将它们纠缠在一起。

回忆一下你第一次见到大学室友的场景。那时你也许有些紧张,说话声音有些大,笑得过于热忱。这个记忆还会让你想起什么?你们接下来一起吃的午餐?那晚你见到的其他室友?回忆带来回忆,当你回忆起一件,你就会想起更多。目前,神经科学家正在试图找出这其中的奥秘。

当两个事件相继发生,它们就会以某种方式关联起来。这表明显著的关联在我们的大脑中会有物理的显示,正如来自多伦多儿童医院、多伦多大学和斯坦福大学的研究者们在本周《科学》杂志所指出的那样。“直觉上我们知道我们的记忆是有结构的,”同时任职于多伦多大学和多伦多儿童医院的神经科学家Paul Frankland指出。“这些试验正初步探究记忆在我们的大脑中是怎样关联起来的。”

在人类和实验室小白鼠的大脑里,记忆被物理性的呈现为许多强化连接的神经细胞。我们称这些连接起来的细胞为记忆痕迹(engrams)或记忆踪迹。当在特制的盒子里的小白鼠一只脚受到了轻微的冲击,一个记忆痕迹就会形成,对这个事件的记忆进行编码。一旦这个记忆形成,组成这个记忆痕迹的一组神经细胞就被激活。更有趣的是,越活跃的神经细胞(即容易被激活的脑细胞)越容易成为记忆痕迹的组成部分,因此如果你增加某些神经细胞的活跃性,这些活跃的细胞就会优先形成新的记忆痕迹。

问题是,这样的规律也适用于时间相近的两个记忆吗?新形成的记忆踪迹中涉及到的神经细胞在接下来的一小段时间内会比周围其它的神经细胞更活跃。如果在这一段时间内随着发生了新的记忆,那么这个新记忆轨迹涉及到的神经细胞很可能与不久前的一个记忆轨迹相重合。这个规律正是Frankland与合作主导研究员Sheena Josselyn发现的。

小白鼠形成的惊吓的记忆——通过在一个特定的环境中对它的一只脚突然进行冲击——与在6小时后形成的第二个记忆有着重叠的记忆轨迹。对啮齿动物来说,如果两个记忆间隔24小时,这两个记忆轨迹就会由不同的神经细胞组构成。

任职于多伦多大学和多伦多儿童医院的神经科学家Josselyn与Frankland的研究小组还能够建立两个记忆之间的关联,通过在不同的时间节点调整相关神经细胞的兴奋程度。通常小白鼠经历的两个事件间隔了24小时,那么这两个记忆就会是各自独立的,但当研究人员在第二个记忆形成的过程中再次激活与第一个记忆相关的神经细胞时,这两个记忆就被人为地关联到了一起。

然而当试图解除间隔六个小时的两个记忆之间的关联时,他们遇到了麻烦。在第二个时间发生时降低与第一个记忆相关神经细胞的兴奋度,似乎会阻止第二个记忆的形成。“我们对此感到不可思议,”Josselyn说。她解释道,在这一类实验中,他们的操作只涉及到小白鼠杏仁核中10%的神经细胞。如果第二个记忆无法形成,就说明剩下90%的神经细胞也发生了某些变化。他们的实验所推出发现是,在新的记忆轨迹形成过程中,神经细胞是彼此竞争的,竞争的规则就在于细胞的兴奋度。由于被操作的10%神经细胞在兴奋度上胜出,它们就在新记忆形成时抑制了剩下的90%神经细胞——正是“胜者为王”。

以这种专一的程度观察大脑的内部,就跟小说一样新奇,哈佛大学神经科学家Steve Ramirez说,他没有参与新的研究。“这类研究在10年前简直是天方夜谭,没有人会想到我们能够进入大脑中寻找记忆的轨迹,”他说,“这一研究的未来目标就是绘制一份大脑记忆原理的蓝图。”

虽然研究人员现在只能同时监测两个记忆,但终极目标是了解整个记忆的网络。而且还不止是这样,Josselyn说,目标是了解各个记忆以什么样的方式交叠在一起。更简单地说,她补充道:“我们要了解知识本身是什么,而不只是特定的记忆是什么。”

要回答这个问题,研究人员必须进入前人从未到达过的领域。这只是历史上这类研究中的第二个。

Josselyn和Frankland研究了大脑中被称为杏仁核的区域中记忆相互交叠的形式。6月份洛杉矶加州大学神经科学家Alcino Silva发表了一篇自然科学文章,他和同事们发现同样的规律在大脑海马体中同样适用,而实际的知识更多是储存在海马体中的。

在记忆间发生的相互作用,实际上是我们形成连续世界观的基础。目标最然远大,但这些实验正将我们推向正确的方向。“这是我们通向理解自己如何将不同时间的信息连接在一起的基石,”Silva说,“我认为这是科学发现中的一个大秘密,因为在那之后我们就能获得理解世界的能力。”

下载:

分享:

Copyright © 2015 云睿智能 版权所有

粤ICP备15063439号-1
错误