形成和回忆记忆是大脑不同部分的同步和去同步的复杂系统。 decade3s-解剖在线/ Shutterstock

试着记住你出去吃的最后一顿晚餐。 也许您会记得那美味的意大利面的味道，拐角处的爵士钢琴演奏家的声音，或者来自三张桌子旁的这位绅士的狂笑。 您可能不记得的是，要尽一切努力记住这些小细节。

不知何故，您的大脑已迅速处理了该体验，并将其转变为强大的长期记忆，而无需您付出任何认真的努力。 而且，当您今天回顾这顿饭时，您的大脑在短短几秒钟内就从记忆中生成了一顿高清电影，以使您的精神观看愉悦。

毫无疑问，我们创建和检索长期记忆的能力是人类经验的基本组成部分，但是我们仍然需要学习很多有关此过程的知识。 例如，我们对不同的大脑区域如何相互作用以形成和恢复记忆缺乏清晰的了解。 但 我们最近的研究 通过显示记忆检索过程中两个不同大脑区域的神经活动如何相互作用，为这一现象提供了新的认识。

长久以来，人们一直认为海马是位于大脑深处的结构 记忆的枢纽。 海马通过确保神经元共同发动，帮助将记忆的某些部分“粘合”在一起（“位置”与“何时”）。 这通常称为“神经同步”。 当编码“ where”的神经元与编码“ when”的神经元同步时，这些详细信息通过称为“希伯来语学习“。

但是海马体太小了，无法存储记忆的每个细节。 这导致研究人员推测海马体 呼吁新皮质 –处理复杂的感官细节（例如声音和视觉）的区域–帮助填充内存的细节。

新皮质通过与海马完全相反的方式来做到这一点–它确保神经元不会一起发射。 这通常被称为“神经去同步”。 想象一下，向100人的观众询问他们的名字。 如果他们同步他们的响应（也就是说，他们都在同一时间尖叫），您可能一无所知。 但是，如果他们使响应不同步（也就是说，他们轮流说出他们的名字），您可能会从他们那里收集到更多信息。 新皮质神经元也是如此-如果它们同步，则很难传达信息，但如果不同步，则信息很容易传递。

我们的研究发现 在回忆记忆时，海马和新皮质确实协同工作。 当海马体将其活动同步以将记忆的各个部分粘合在一起，然后帮助回忆记忆时，就会发生这种情况。 同时，新皮质将其活动去同步，以帮助处理有关事件的信息，并在以后帮助处理有关内存的信息。

猫和自行车

我们测试了12和24岁之间的53癫痫患者。 所有的电极都直接放置在海马和新皮质的脑组织内，作为癫痫治疗的一部分。 在实验过程中，患者了解了不同刺激（例如单词，声音和视频）之间的关联，后来又回想起这些关联。 例如，可以向患者显示单词“猫”，然后是在街上骑自行车的视频。

然后，患者将尝试在两者之间建立生动的联系（也许是猫骑自行车），以帮助他们记住两者之间的关联。 稍后，他们将收到其中一个项目，并要求他们回忆另一个项目。 然后，研究人员检查了患者在学习和回忆这些关联时海马如何与新皮层相互作用。

在学习过程中，新皮层的神经活动不同步，然后在150毫秒后，海马的神经活动同步。 貌似，有关刺激的感觉细节的信息首先由新皮层处理，然后传递给海马以胶合在一起。

我们发现，海马和新皮层在形成和检索记忆时紧密协作。 Orawan Pattarawimonchai / Shutterstock

令人着迷的是，这种模式在检索过程中发生了逆转-海马中的神经活动首先同步，然后在250毫秒后，新皮层的神经活动失步。 这次，海马似乎首先想起了记忆的要旨，然后开始向新皮层询问具体细节。

我们的发现支持 最近的理论 这表明去同步化的新皮层和同步化的海马需要相互作用以形成和回忆记忆。

尽管脑部刺激已成为增强我们认知能力的一种有前途的方法，但事实证明刺激海马体以改善长期记忆是困难的。 关键问题在于海马位于大脑深处，并且难以通过头皮施加的脑刺激来达到。 但是这项研究的发现提出了一种新的可能性。 通过刺激新皮质中与海马沟通的区域，也许可以间接推动海马创造新的记忆或回忆旧记忆。

了解更多有关海马和新皮层在形成和回忆记忆时如何协同工作的方式，对于进一步开发新技术至关重要，这些新技术可以帮助改善患有认知障碍（如痴呆）的人的记忆，并增强整个人群的记忆。

作者简介

本杰明·格里菲斯（Benjamin J.Griffiths）博士研究员 伯明翰大学 和 西蒙·汉斯迈尔， 伯明翰大学

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