大脑如何进行时序记忆？原来是“降维”！

为了探究时序记忆编码问题，研究人员训练猕猴记忆由多个位置点组成的空间序列。在实验任务中，猕猴面前的屏幕上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，空间序列的信息以工作记忆的形式，被暂时储存在大脑中。

在此过程中，科研人员对猕猴储存工作记忆的脑区--外侧前额叶皮层，进行了双光子钙信号成像。钙信号可以反映神经元的脉冲放电活动，即猕猴大脑神经元群体在执行任务时活动状态。

研究人员通过分析钙成像获得的高维数据，发现在高维向量空间里面，可以通过“降维”找到每个次序的信息所对应的二维子空间。在每个子空间内，不同的点所对应的空间位置，与真实视觉刺激的环状几何结构保持了一致。而且，不同次序所对应的子空间几乎没有重叠，即序列中的每个信息都有独立的储存空间。

猕猴空间序列记忆任务。（受访者供图）

进一步研究还显示，次序越靠后的子空间里，环状结构的半径越小，对应所分配到的注意资源越少。这一发现也对应了序列记忆的行为表现，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。

“这项研究是第一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，提示我们对大脑序列记忆编码研究，今后应更加关注群体神经元性质。”王立平说。

业内专家认为，中国科学家的这项最新研究，发现了大脑在时序记忆中的“降维原则”，为理解“神经网络如何进行符号表征”这一难题提供了新的思路。正如哲学家叔本华所说：“简约性永远是真理和天才的共同特征。”这一原创性研究，揭示了人类大脑在时序表征上的复杂性和简约性的辩证统一，将对受脑启发的人工智能研究产生深远影响。（新华社记者 张建松）

2月11日，中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心王立平研究员介绍科研成果。新华社记者 张建松 摄