新研究揭示大脑记忆编码可改善人工智能、记忆疗法和学习工具

一篇题为人类海马和内侧皮层神经元编码经验的时间结构 的新研究论文探讨了我们的大脑是如何通过识别时间模式来组织记忆的，即使我们没有意识到这些模式。这项研究特别关注海马和内侧皮层的神经元，它们是参与记忆和学习的两个关键脑区。

在这项研究中，研究人员监测了17名癫痫患者的大脑活动，这些患者都被植入了颅内电极--一种放置在大脑内部监测其电活动的微小装置。这使得科学家们能够直接观察神经元在接触模式或事件序列时的行为。为了进行这项实验，研究人员在 40 分钟内向患者展示了约 120 幅人物、动物、物体和地标性建筑的图像，而且是按照特定顺序展示的。研究人员分析了海马体（大脑中帮助存储和检索记忆的部分）和内视网膜皮层（与海马体沟通以处理时间和空间的区域）中的神经元对这些图像的反应。

一个重要发现是，当患者接触这些图像模式时，神经元会缓慢而稳定地改变其活动，尽管参与者并未被告知这些模式。神经元编码了这些图像是什么（"什么 "信息）以及它们出现的顺序（"何时 "信息）。这就形成了同一序列/模式的表征，这一过程被称为时间序列编码--本质上就是大脑如何追踪事件在时间上的顺序。即使后来以随机顺序呈现图像，神经元仍能记住原来的顺序。

神经元重放是同一研究的另一个方面，即神经元在休息时快速重放相同的事件序列。这种重放的速度更快，据信有助于大脑巩固或整合对序列的记忆。研究人员将大脑编码空间和时间的方式相提并论，认为无论是在空间中导航（如在迷宫或密闭空间中行走），还是在时间轴中追踪事件的顺序，都有类似的机制在起作用。

那么，这项研究有什么意义呢？大脑是世界上最复杂的器官，它将使我们更接近于理解大脑将经验组织成可预测模式的能力。即使在没有意识的情况下，我们的神经元也在努力了解世界，组织空间和时间，帮助我们记忆和预测未来事件。

这些研究成果在现实世界中的应用涉及多个领域，其中包括教育领域，这些研究成果可以改进学习方法，以反映大脑自然处理序列的方式来组织材料，简而言之，就是更好地保持记忆。在医疗保健领域，这项研究可以指导开发治疗记忆障碍的疗法，如 阿尔茨海默氏症. 人工智能和 机器学习人工智能和机器学习系统可以从模仿大脑的预测能力中获益，从而开发出更智能、适应性更强的技术。

类似于 神经链接的脑机接口，可以利用时间编码来帮助有神经障碍的人。这将使他们能够更好地控制 假肢或通信设备。最后但并非最不重要的一点是，心理健康治疗，尤其是创伤后应激障碍等疾病的治疗，可以得到加强--只需针对创伤记忆的编码和回忆方式，就能为我们提供管理侵入性思维的新方法。