短時(shí)間內(nèi)存儲(chǔ)信息的能力，或 “工作記憶”，是我們大多數(shù)高級(jí)認(rèn)知過程的基石，其功能障礙是各種精神和神經(jīng)癥狀的核心，包括精神分裂癥。

盡管它很重要，但我們對(duì)大腦如何儲(chǔ)存工作記憶表征仍然知之甚少。

Curtis說：“盡管我們可以從大腦活動(dòng)的模式中預(yù)測(cè)你的工作記憶的內(nèi)容，但這些模式到底在編碼什么，仍然是無法解釋的。 ”

Curtis和研究合著者、紐約大學(xué)博士生Yuna Kwak假設(shè)，我們的大腦不僅拋棄了與任務(wù)無關(guān)的特征，而且還將與任務(wù)有關(guān)的特征重新編碼為記憶格式，既高效又與感知輸入本身不同。

幾十年來，人們都知道我們把關(guān)于字母和數(shù)字的視覺信息重新編碼為語(yǔ)音或基于聲音的代碼，用于語(yǔ)言工作記憶。例如，當(dāng)你看到一串電話號(hào)碼的數(shù)字時(shí)，你不會(huì)儲(chǔ)存這些視覺信息，直到你撥完號(hào)碼。相反，你會(huì)儲(chǔ)存數(shù)字的聲音（例如，當(dāng)你在腦海中說出電話號(hào)碼"867-5309"時(shí)，它聽起來像什么）。然而，這只表明我們確實(shí)在重新編碼--它并沒有解決大腦如何格式化工作記憶表征的問題，而這正是新的《神經(jīng)元》研究的重點(diǎn)。

為了探索這一點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)人員在參與者執(zhí)行視覺工作記憶任務(wù)時(shí)，用功能性磁共振成像（fMRI）測(cè)量了大腦活動(dòng)。在每次試驗(yàn)中，參與者必須在幾秒鐘內(nèi)記住一個(gè)短暫的視覺刺激，然后做出基于記憶的判斷。在一些試驗(yàn)中，視覺刺激是一個(gè)傾斜的光柵，而在另一些試驗(yàn)中，它是一團(tuán)移動(dòng)的小點(diǎn)。在記憶延遲后，參與者必須準(zhǔn)確地指出光柵傾斜的確切角度或點(diǎn)云運(yùn)動(dòng)的確切角度。

盡管視覺刺激的類型不同（光柵與點(diǎn)狀運(yùn)動(dòng)），他們發(fā)現(xiàn)視覺皮層和頂葉皮層的神經(jīng)活動(dòng)模式--大腦中用于記憶處理和存儲(chǔ)的部分--在記憶期間是可以互換的。換句話說，為預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)方向而訓(xùn)練的模式也可以預(yù)測(cè)光柵的方向，反之亦然。

這一發(fā)現(xiàn)引發(fā)了一個(gè)問題：為什么這些記憶表征可以互換？

“我們推斷，只有被測(cè)試的刺激物的任務(wù)相關(guān)特征被提取并重新編碼為一種共享的記憶格式，也許采取的形式是一種抽象的線狀物，其角度與光柵的方向或點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的方向相匹配，”Curtis解釋說。

為了測(cè)試這一假設(shè)，即參與者的記憶被記錄成類似于線的模式--類似于想象一條線的某個(gè)角度--他們轉(zhuǎn)向了一種新的方式來可視化大腦活動(dòng)的模式。

研究人員利用每個(gè)皮質(zhì)種群的接受領(lǐng)域模型，將皮質(zhì)活動(dòng)模式中編碼的記憶模式投射到視覺空間的二維表示上。這種方法在參與者觀看的顯示器空間內(nèi)創(chuàng)建了一個(gè)皮質(zhì)活動(dòng)的表示。這種方法使科學(xué)家們能夠在屏幕坐標(biāo)中看到受試者的皮質(zhì)活動(dòng)模式，揭示了運(yùn)動(dòng)和光柵刺激的線狀表現(xiàn)。

Curtis解釋說：“我們可以在地形圖上看到與運(yùn)動(dòng)方向和光柵相應(yīng)角度的活動(dòng)線。”

這種新穎的可視化技術(shù)提供了一個(gè)機(jī)會(huì)，可以實(shí)際“看到”工作記憶表征是如何在神經(jīng)群體中編碼的。

具體來說，一條線（像指針或箭頭）被用來代表運(yùn)動(dòng)的方向（如向上和向左）和傾斜的光柵的方向（如向上和向左）。這項(xiàng)任務(wù)要求受試者不要記住所有的運(yùn)動(dòng)點(diǎn)，而只記住點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向的摘要。此外，它要求記憶光柵的角度，而不是光柵的所有其他視覺細(xì)節(jié)，如空間頻率和對(duì)比度。因此，該方法能夠分離出我們?nèi)绾斡羞x擇地存儲(chǔ)相關(guān)信息，同時(shí)丟棄不相關(guān)的內(nèi)容。

“我們的視覺記憶是靈活的，可以是由它們指導(dǎo)的行為所驅(qū)動(dòng)的我們所看到的抽象，”Curtis總結(jié)道。