大脑在存储空间不足时优先选择记忆内容

摘要：一项新研究揭示大脑如何通过给予优先项更精确的表征来分配有限的工作记忆。利用功能性磁共振成像（fMRI）扫描，研究人员发现视觉皮层编码所有视觉信息，而额叶皮层决定哪些项目应得到更多认知资源。参与者对高优先级项目位置的记忆比低优先级项目更准确，这表明大脑有选择性记忆策略。这些发现阐明大脑如何处理多种想法，并为注意力和记忆控制提供新见解。

关键事实：

• 额叶 - 视觉交互：额叶皮层引导视觉皮层优先分配记忆资源。
• 精确记忆：高优先级项目比低优先级项目编码更详细。
• 双项目解码：研究人员成功解码同时存在的两个项目的记忆，这在脑成像研究中较为少见。

来源：俄亥俄州立大学

一项新研究深入探究当工作记忆必须利用有限资源记住多件事时大脑中的情况。研究人员发现大脑的两个部分协同工作，确保当一个人在记忆中处理多个项目时，更多的大脑资源用于记忆优先项。

在该研究中，参与者要记住空间位置。就像在杂乱无序的书架上看到两本书，几秒后要记住它们的位置，这就是工作记忆的任务。该研究的主要作者、俄亥俄州立大学心理学助理教授李信宏（音译）表示，工作记忆在大脑中暂时存储信息，同时让人处理并决定如何处理这些信息。

在这项最近发表于《科学进展》杂志的研究中，李和同事观察人们试图记住两个项目位置时的大脑活动。李说：“很多时候当你试图记住多个事物时，一个项目可能比另一个更重要。我们发现更重要的项目在大脑中的表征更精确，而不太重要的项目分辨率低得多。”

研究中，参与者看着屏幕时大脑在功能性磁共振成像仪中被扫描。他们看到两个点并要记住其在屏幕上的位置，参与者被告知记住屏幕某个区域出现的点（高优先级项目）的位置更重要。两个点同时在屏幕上出现半秒，12秒后参与者被问其中一个点出现在哪里，通常是问高优先级点的位置，但约30%的情况是被问低优先级点的位置。

李说，研究人员发现参与者试图记住点的位置时能看到大脑视觉皮层的活动。高优先级点表征更精确，低优先级点表征更粗糙、分辨率更低。这种大脑策略起了作用，后来参与者指出点在屏幕上的位置时，高优先级点的位置比低优先级点更接近实际位置。

研究人员分析fMRI扫描结果时还发现，大脑额叶皮层与视觉皮层有交流，告知视觉皮层应分配多少资源来记住每个点的位置。李说：“在记忆资源有限的情况下，额叶皮层决定哪个点将得到更多资源，从而被更精确地记住。”这一发现很重要，因为神经科学家一直在争论大脑的哪个部分（额叶皮层还是视觉皮层）负责涉及视觉对象（如本研究中的点）的工作记忆。“我们发现它们都有作用。视觉皮层创建人们试图记住的两个点的视觉表征，而额叶皮层决定哪个应得到更多工作记忆资源，哪个应得到更少。”

这项研究的另一个独特之处是，研究人员在每次试验中对同时看两个不同事物的人的大脑活动进行解码，这很少见。李说：“这是一种非常有用的技术，我认为科学家将来会更多地使用它。有很多情况人们试图在脑海中容纳多种想法，能够解码多个想法是非常有用的。”

资助：这项工作得到美国国立卫生研究院、阿尔弗雷德·P·斯隆研究奖学金、加州大学圣巴巴拉分校学术委员会研究基金和施瓦茨基金会博士后奖学金的支持。李在纽约大学进行这项研究，他在那里获得博士学位并做博士后研究。该研究的其他合著者包括托马斯·斯普拉格（曾是纽约大学博士后，现就职于加州大学圣巴巴拉分校），以及纽约大学的阿斯彭·柳、马伟基（音译）和克莱顿·柯蒂斯。

作者：杰夫·格拉布迈尔 来源：俄亥俄州立大学 联系：杰夫·格拉布迈尔 - 俄亥俄州立大学 图片：图片来源为神经科学新闻

工作记忆中资源分配的神经机制

在此，我们开发计算神经成像方法来解码和分离与工作记忆中不同优先级的多个项目相关的神经反应。我们以更小误差和更低不确定性解码高优先级备忘录。此外，这些神经差异预测参与者之间和参与者内部记忆优先级的行为差异。这些结果支持一个模型，即额叶皮层发出的反馈信号根据行为相关性塑造视觉皮层中记忆表征的增益，从而确定一种资源分配的神经机制。