大脑如何区分记忆和感知

记忆和感知似乎是完全不同的体验，神经科学家过去相信大脑以不同的方式产生它们，也是。但在 1990 年代的神经影像学研究表明，被认为仅在感官知觉期间活跃的大脑部分在回忆记忆时也活跃。

波士顿大学神经科学副教授兼视觉神经科学实验室主任Sam Ling说：“它开始提出这样一个问题，即记忆表征是否真的与感知表征完全不同。”例如，我们对美丽林间空地的记忆是否只是先前使我们能够看到它的神经活动的重现？

“争论已经从关于感觉皮层是否有任何参与的辩论转变为说‘哦，等一下，有什么不同吗？’”美国国家心理健康研究所的研究员克里斯托弗贝克说，他经营着学习和可塑性单位。 “钟摆已经从一侧摆到另一侧，但摆得太远了。”

即使记忆和经历在神经学上有很强的相似性，我们也知道它们不可能完全相同。 “人们不会混淆它们，”哥伦比亚大学博士后科学家、最近《自然通讯》( Nature Communications ) 研究的主要作者Serra Favila说。她的团队的工作至少确定了一种在神经学水平上以不同方式组装记忆和图像感知的方式。

模糊点

当我们看世界时，有关它的视觉信息流过视网膜的光感受器并进入视觉皮层，在那里它在不同的神经元组中顺序处理。每个组都为图像增加了新的复杂程度：简单的光点变成线条和边缘，然后是轮廓，然后是形状，然后是体现我们所见事物的完整场景。

哥伦比亚大学研究员塞拉·法维拉 (Serra Favila) 和她的同事研究了图像感知和记忆的神经表征有何不同。视觉皮层中神经元“感受野”不断扩大的大小似乎是关键所在。

但是，当 Favila 和她的同事们研究视觉皮层不同区域的感知和记忆是如何表现时，他们发现了重大差异。

当参与者回忆图像时，最高级别视觉处理中的感受野与感知时的大小相同——但在绘制心理图像的所有其他层次中，感受野都保持该大小。记住的图像在每个阶段都是一个大而模糊的斑点。

这表明当图像的记忆被存储时，只保留了它的最高层表示。当记忆再次出现时，视觉皮层的所有区域都被激活——但它们的活动是基于不太精确的版本作为输入。

因此，根据信息是来自视网膜还是来自存储记忆的任何地方，大脑处理和处理信息的方式非常不同。 Favila 说，原始感知的某些精确度在进入记忆的过程中会丢失，并且“你无法神奇地恢复它”。

达特茅斯学院的博士后研究员Adam Steel表示，这项研究的一个“非常美妙”的方面是研究人员可以直接从大脑中读出有关记忆的信息，而不是依赖人类受试者报告他们所看到的内容。 “我认为，他们所做的实证工作非常出色。”

功能还是错误？

但为什么记忆会以这种“更模糊”的方式被回忆起来？为了找到答案，研究人员创建了一个视觉皮层模型，该模型具有不同水平的神经元，其感受野的大小不断增加。然后，他们通过以相反顺序通过各个级别发送信号来模拟唤起的记忆。与脑部扫描一样，在具有最大感受野的关卡中看到的空间模糊在其余所有关卡中持续存在。法维拉说，这表明由于视觉系统的等级性质，记忆中的图像以这种方式形成。

关于视觉系统为何分层排列的一种理论认为它有助于物体识别。如果感受野很小，大脑就需要整合更多的信息来理解所看到的东西；法维拉说，这可能让人很难认出像埃菲尔铁塔这样的大东西。 “更模糊”的记忆图像可能是“拥有一个针对物体识别等事物进行了优化的系统的结果”。

但是，明尼苏达大学副教授托马斯·纳塞拉里斯 ( Thomas Naselaris ) 表示，尚不清楚“它是功能还是错误”。他没有参与这项新研究，但他得出了类似的结论，即在 2020 年的一项研究中，大脑的感知和记忆看起来非常不同。他赞成这种差异是有利的，也许有助于区分感知和记忆。他说：“一个人的心理意象具有场景意象的所有细节和精确度，很容易混淆。”

模糊还有助于防止存储不必要的信息。 Favila 说，也许重要的不是记住每个像素在视野中的位置，而是这些像素属于某个家庭成员或朋友。

“这并不是说视觉系统无法生成非常详细、生动和精确的图像，”Naselaris 说。人们已经报告了非常生动的视觉图像，例如，当他们处于睡眠和清醒之间的“催眠”状态时。大脑“只是倾向于在醒着的时候不这样做。”

Favila 和她的团队希望探索类似的处理是否发生在视觉记忆的其他方面，例如形状或颜色。他们特别渴望研究这些感知和记忆上的差异如何引导行为。

感知和记忆“不同；我们对它们的体验是不同的，准确地确定它们不同的方式对于理解记忆的表达方式很重要，”Favila 说。差异“一直潜伏在数据中”。