海马体是大脑中一小部分卷曲的结构，位于每个太阳穴下方。它在记忆形成中起着至关重要的作用，获取我们的经验和互动，并通过在神经元之间建立新的连接，将它们像谚语所说的那样刻在石头上。
6月27日发表在《科学》杂志上的一份报告揭示了海马体如何学习并将某些经验硬编码到记忆中。作者表明，在特定行为之后，海马体会反复回放该行为，直到它被内化。他们还报告了海马体如何追踪我们大脑的决策中心，以记住我们过去的决定。
先前的研究表明，啮齿动物的海马体在睡眠或休息期间会回放或重温过去的经历。例如，当大鼠在迷宫中导航时，所谓的“位置细胞”会被激活，并帮助动物追踪其位置。在它们穿过迷宫之后，这些相同的细胞会以完全相同的模式重新激活。先前发生的事情会在精神上再次重播。
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这项新研究的作者好奇这种现象是否仅适用于先前与特定地点的相遇，或者海马体的回放是否也更普遍地适用于记忆，包括心理和非空间记忆。
事实证明确实如此。
在这项研究中，33名参与者被展示了一系列包含面孔和房屋的图像。他们必须判断其中一个或另一个的年龄。如果在第二次试验中，所选选项的年龄保持不变，则判断的类别在随后的试验中也不会改变。如果年龄不同，则在下一轮中，判断的类别会翻转到另一个选项。
在执行这些任务时，受试者接受了功能性磁共振成像（fMRI），研究人员可以通过它来监测与特定时间活跃的大脑区域相关的大脑代谢活动。在这种情况下，成像使作者能够查看决策任务之前、期间和之后不同大脑区域的活动模式。
在进行了40分钟的这项练习后，参与者在休息状态下进行了五分钟的脑部扫描。在休息状态下海马体记录的fMRI模式似乎重现了决策任务期间发生的活动片段。而且它们一遍又一遍地这样做。这就像大脑不断倒带电影场景，直到它可以背诵为止。
此外，新的研究发现，海马体中回放次数较多的人，其活动与大脑中称为眶额皮层的区域的任务活动更为相似，该区域参与决策。“我们发现眶额皮层的[活动]与海马体中的回放有关，这真是太令人惊讶了，”论文的主要作者、柏林马克斯·普朗克人类发展研究所的神经科学家尼古拉斯·舒克说。他认为，休息状态下海马体中任务和决策序列的回放有助于训练皮层在未来更好地解决类似的任务。
该论文的资深作者、普林斯顿大学神经科学家耶尔·尼夫表示，新的结果表明，海马体的回放不仅对形成记忆至关重要，而且对学习我们的哪些行为和决策最有效地实现目标并因此应该重复也很重要。
佐治亚理工学院心理学院的教授萨克雷·布朗没有参与这项研究，他认为这项新工作对于证明海马体不仅支持导航和空间体验的回放，还支持决策的回放至关重要。“虽然空间导航对于人类和动物的日常生活至关重要，”他解释说，“我们经常记住在时间和空间中发生的事件序列。例如，我们孩子的生日聚会的记忆可能涉及在同一地点随时间推移发生的许多事件。”看来，一旦我们回到家里的沙发上，海马体可能会重复播放聚会，将其写入记忆。
记忆的长期命运取决于海马体神经元与皮层高级认知处理区域神经元之间的连接，正如新工作所示。布朗认为，海马体活动，特别是舒克和尼夫描述的回放，有助于加强这些联系，从而使它们提供我们可以访问的持久痕迹，使用各种记忆线索。“这种类型的‘神经排练’可以促进编码记忆的神经元之间更强的连接，”他说。
众所周知，当我们认为在睡眠或冥想期间让大脑休息时，大脑会变得忙碌起来。新的发现可能与我们在打鼾时经历的记忆巩固有关。舒克解释说，睡眠期间的海马体回放可能有助于形成和存储记忆。一个悬而未决的问题是，回放在做梦期间是否也存在作用：将最近的事件扭曲成那些光怪陆离的夜间叙事，可能是为了处理和存储——或丢弃——我们最近的经历。
舒克和尼夫计划使用他们的大脑分析技术来探索计划任务可能与回放有何关系。他们想调查有效的计划是否需要检索和回放过去的经验，以更好地优化我们应对未来的方式。
“我们认为我们的新方法将为更详细地研究人类的回放打开大门，”舒克说。“我们希望我们的新方法为未来研究这些事物铺平道路。”