北京师范大学揭秘记忆奥秘：神经活动重放如何塑造我们的记忆

北京师范大学揭秘记忆奥秘：神经活动重放如何塑造我们的记忆

近日，北京师范大学认知神经科学与学习国家重点实验室在《Nature Communications》上发布了一项关于人类记忆重现的最新研究成果。该研究通过脑电—功能磁共振成像同步采集技术，揭示了神经活动重放在记忆巩固和行为规划中的重要作用，为理解大脑的记忆机制提供了新的视角。

记忆是人类认知功能的重要组成部分，而神经活动重放（neural replay）是记忆巩固和行为规划的关键机制。神经活动重放是指大脑在休息或睡眠时，会自发地重现之前经历的神经活动序列。这种现象最早在啮齿动物的海马体中被发现，研究表明，神经活动重放不仅有助于记忆巩固，还能帮助大脑重新组织经验，规划未来的行为。

然而，由于技术手段的限制，人类大脑中神经活动重放的全脑激活模式和功能连接机制一直不甚明了。北京师范大学的研究团队创新性地采用了脑电—功能磁共振成像同步采集（EEG-fMRI）技术，成功捕捉到了人类大脑中神经活动重放的时空动态。

研究团队设计了一个巧妙的实验范式。首先，被试需要观看一系列图片，以建立神经活动的基础模式。随后，被试需要学习四个视觉刺激的关联配对，并根据提示在头脑中以正向或反向顺序想象所学序列。整个实验过程中，研究团队同步记录了被试的EEG和fMRI信号，以捕捉神经活动重放及其全脑激活模式。

研究发现，在心理模拟任务中，EEG信号显示了显著的30毫秒时延的神经活动重放，这种重放与海马体和内侧前额叶皮层（mPFC）的活动增强显著相关。进一步的fMRI分析表明，神经活动重放强度的增加与海马体和默认模式网络（DMN）之间的功能连接增强显著正相关。这些结果不仅验证了之前在啮齿动物研究中的发现，还首次在人类大脑中揭示了神经活动重放的全脑激活模式。

此外，研究还发现，在学习后的休息期间，任务相关的记忆再激活显著增强，特别是在海马体区域。这种增强的再激活与学习效果密切相关，进一步支持了神经活动重放在记忆巩固中的重要作用。

这一发现不仅深化了我们对人类大脑记忆机制的理解，还为未来的心理学和神经科学研究提供了新的工具和方法。例如，通过理解神经活动重放的时空动态，研究者可以更好地设计干预措施，以改善记忆功能或治疗记忆障碍。同时，这项研究也为开发更先进的脑机接口技术提供了理论基础，有望在未来实现更精准的大脑活动监测和调控。

值得一提的是，这项研究与北京师范大学另一项关于大脑信号变异性的研究相呼应。牛海晶课题组在《Neuroimage》上发表的研究表明，大脑信号变异性在不同难度的工作记忆任务中表现出显著差异。这些发现共同揭示了大脑在处理复杂信息时的神经资源分配和处理效率情况，为理解大脑信号变异性的本质提供了新的见解。

北京师范大学的这项研究不仅展示了中国在认知神经科学领域的前沿地位，也为全球科学家提供了新的研究方向。随着技术的不断进步，我们有理由相信，未来将会有更多关于大脑记忆机制的惊人发现，为人类认知科学的发展开辟新的道路。