“心灵之眼”是如何唤起大脑的视觉记忆的

极光欣色 2024-06-22 05:26:54

实验表明,初级视觉皮层(黄色,人工着色)与创造生动的视觉记忆有关

想象一个草莓。大多数人可以很容易地区分出他们脑海中的图像和真正的草莓。现在,研究人员表示,他们已经弄清楚了大脑是如何区分这一区别的,以及这一过程发生在大脑的哪个部位。

根据一项对猴子的研究,大脑的关键部分是初级视觉皮层,它也与视觉有关。研究人员发现,与实时视觉输入相比,这一区域的神经元对记忆中浮现的图像表现出不同的活动模式。他们得出结论,初级视觉皮层对于回忆记忆中储存的图像至关重要。

荷兰奈梅亨大学(Radboud University)的认知神经学家弗洛里斯·德·兰格(Floris de Lange)没有参与这项研究,他说:“这是一项有趣的研究,在很多方面超出了我们的认知。”但该领域的其他人,如加拿大伦敦西部大学(Western University)的认知神经生理学家胡里奥•马丁内斯-特鲁希略(Julio Martinez-Trujillo)说,大脑的另一个区域——前额叶皮层,比视觉皮层更有可能是回忆图像的关键。

这项研究今天发表在《科学进展》杂志上。

总记得

对物体或场景的生动记忆,像在屏幕上一样闪现在脑海中,被称为视觉记忆。长期以来,科学家们一直想知道这些记忆是在大脑的哪个部位形成的。其中一个候选区域是初级视觉皮层,它将来自眼睛的原始感觉输入转化为感知,并将其传递给大脑的其他区域。

领导这项最新研究的北京师范大学认知神经科学家邢大军说,人脑图像“表明,初级视觉皮层是视觉记忆的主要位置”。但这些图像并不能直接测量神经元的活动。邢说,因此,几乎没有直接的神经证据证明初级视觉皮层的作用。

在目前的研究中,作者训练了两只猕猴(一只束状猕猴和一只恒河猴)执行各种记忆任务,并记录了植入每只猴子初级视觉皮层的微电极阵列的数据。

邢说,该阵列测量了60-70个神经元的活动,比之前大多数研究中测量的单个神经元要多得多。此外,研究小组让测量持续了几个月,而之前的研究通常只记录了几个小时。

当猴子在记忆图像时,它们的神经元活动的空间模式与它们实际看东西时记录的不同。研究人员仅通过神经元放电模式就能确定猴子是在记忆颜色、面孔还是形状的方向。

猴子看到

德兰格说,这项工作中最聪明的部分是联想任务。经过几十次训练,猴子们学会了将一种颜色——红色或蓝色——与黑白条纹的图像联系起来,这些条纹要么是垂直的,要么是倾斜的。研究人员向猴子展示了其中一幅条纹图像,并要求它们记住与之相关的颜色。神经元活动表明,在任务中,每只猴子的初级视觉皮层代表一种颜色。他们没有看到任何颜色,这就排除了对结果的“更无聊的解释”,德兰格说,“(他们)看到的是感官刺激的回声”。猴子们一定是在脑海中看到了这种颜色。

邢解释说,这一结果意味着初级视觉皮层对视觉记忆至关重要。德兰格和马丁内斯-特鲁希略都表示,尽管这是可能的,但这些结果并不能令人信服地支持这一观点。

“有一种可能性是,真正的记忆编码发生在其他地方,你在初级视觉皮层看到的是下游的结果,”德兰格说。他说,为了测试这一点,研究人员需要干扰初级视觉皮层,看看动物是否还能回忆起视觉记忆。

马丁内斯-特鲁希略坚持认为,大脑的另一个区域,前额叶皮层,对视觉记忆至关重要。他说,近一个世纪以来的观察性研究发现,当人们的前额叶皮层受损时,他们的记忆就会受到干扰。

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