来源：上海电台   作者：李雪梅   2022-02-11 18:14:00 

　　本届北京冬奥会上，中国选手苏翊鸣在坡面障碍技术赛场表现抢眼，收获中国体育代表团参加冬奥会历史上的首枚单板滑雪银牌。这位17岁小将做出的一连串动作，如行云流水般完美。这在科学家眼里就是时序信息和空间信息的绝佳融和。而在人类大脑的认知活动中，如语言沟通、情景记忆等都与时序信息有关。比如，我们需要在问路时记住指路人给出的一系列方向指引，不仅每个步骤的内容需要被记住，它们之间的顺序也不能被混淆。那么，大脑是如何做到这些的呢？对于具有时序信息记忆的大脑神经编码机制是什么？上海科学家有了最新发现，清楚地阐释了序列工作记忆的神经机制，推翻了单个神经元水平的经典理论，首次在群体神经元水平阐释了序列工作记忆的计算和编码原理。北京时间今天，《科学》（Science）期刊以长文形式发表了这一成果。 

　　据介绍，猕猴是演化上最接近人类的模式动物，其认知能力、大脑的结构与功能相比于其他模式动物更接近人类，是研究时间序列等复杂高级认知功能的最佳模型。因此，中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心（神经科学研究所）王立平研究组联合上海脑科学与类脑研究中心闵斌副研究员、北京大学生命科学学院唐世明课题组，训练猕猴记忆由多个位置点组成的空间序列来探究时序记忆的编码问题。在任务中，猕猴面前的屏幕上会依次闪现三个不同的点，猕猴需要在几秒钟之后将这些点按之前呈现的顺序汇报出来。在汇报前的几秒记忆保持期内，空间序列的信息便以工作记忆的形式被暂时储存在大脑中。 

　　（王立平研究员、闵斌副研究员、研究助理胡沛烑、博士后谢洋讨论课题） 

　　实验表明，猕猴的大脑神元活动也编码了三个位置点闪现时看到的“屏幕”，它可以把出现过的点记在这个“屏幕”上。为了区分时间顺序，每个次序的信息在大脑里都有其对应的“屏幕”。值得一提的是，在猕猴大脑中的这三个“屏幕”上，点的空间位置与真实看到的环状几何结构保持了一致，就像现实情景在大脑中的映射一样。只是，不同次序的信息在大脑中的环状结构会随次序的增加而减小。王立平研究员说，这可能是因为次序靠后的信息所得到的大脑注意资源会减少。例如我们日常生活中如果记忆的内容越多，越往后的信息便更容易出错。 

　　（猕猴空间序列记忆任务） 

　　此外，对群体神经元中时间和空间信息相互交融的分析，也证明序列信息中时间和空间的整合是发生在整体水平而不是在单个神经元层面，即序列记忆的编码应更加关注大脑群体神经元的性质。大脑在记忆序列信息时，不是单一神经元在“工作”，而是团队合作的结果。王立平研究员举例，“如果我们把大脑里面的群体神经元比喻成一个交响乐团，那么每一位演奏者就是一个神经元。要了解演奏乐曲的全貌，并非通过一个小提琴手或是鼓手的旋律就能获悉。” 

　　（王立平研究员（右）与谢洋博士后（左）讨论实验数据） 

　　这一成果让著名神经科学和生物物理学家郭爱克院士颇为兴奋，“这个结果为70年前Karl.Lashley提出的理论假设‘序列信息是通过创造和维系神经活动来进行加工。为了控制序列动作，我们的大脑需要将其工作瞬间转移到持续的神经活动模式上…’提供了实验数据支持。这就是科学魅力之所在！”他认为，这篇论文将对受脑启发的人工智能研究带来影响。 

　　据了解，王立平研究组长期致力于大脑认知功能的神经机制研究，并已在该领域取得多项成果。此前，他与同行合作的成果对预测“植物人”何时苏醒提供了新的科学参考标准。接下来，围绕“时空”记忆的奥秘，如记忆的编码和提取和记忆的容量为何有限，他和团队将继续攻关。 

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