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为未来的过去——大脑的选择

图片来源:Addis, D. R., et al. Neuropsychologia 45(7): 1363-1377.

撰文丨双双(生命科学联合中心博士生)

编辑丨王丹绮

排版丨X

1999年,心理学家丹尼尔·夏科特(Daniel L. Schacter)在期刊《美国心理学家(American Psychologist)》上发表题为“记忆的七宗罪——来自心理学和认知神经科学的见解”的综述论文。其中,他试述记忆七“罪”之二为“心不在焉?#20445;╝bsent-mindedness):在记忆的编码(encoding)或提取(retrieval)阶段,如果我们没有集中注意力,“遗忘”事件就可能发生,如日常忘记车钥匙或手机的放置地点。当然,注意力仅仅是“看起来”而非真正作用于当前任务时,由于对信息的加工深度?#24120;?#20063;有可能导致遗忘的发生:如当通过判?#22799;?#26631;信息的?#22270;?#38750;语义特征(例如,单词BRAIN是大写还是小写)来诱导人们进行“浅层”编码时,被试表现出较差的后续记忆。神经影像学研究显示,相比于非语义编码,左下额叶皮层和左侧旁海马在语义编码中表现出更强激活。由此我们可以暂时推断,更加深度的记忆编码过程与左下前额叶和旁海马区域有关。

心不在?#23578;?#36951;忘?#37096;?#33021;发生于记忆的“提取”阶段,如我们忘记执?#24515;?#39033;拟定任务。因为这种遗忘涉及在将来某个时刻执行的行动,所以它们常被称为前瞻记忆障碍(failures of prospective memory)。前瞻记忆障碍可能会导致?#29616;?#21518;果,如老年患者忘记服用处方药或空中交通管制忘记了某种延迟控制操作。研究人员发现,“基于事件”和“基于时间”的前瞻记忆或有不同。基于事件的前瞻记忆任务是经由外界线索提示的,比如看到某个朋友后想起要给他/她传递某个消息,因此当外界线索缺失或无法识别时,遗忘就可能发生。Okuda等人曾利用正电子发射断层?#19978;瘢≒ET)技术研究了基于事件的前瞻记忆神经基础。他们要求被试在执行一个不相关任务(重复一些单词)的同时完成前瞻记忆任务(点击被事先要求?#20146;?#30340;单词)。结果显示,前瞻记忆与右额叶表层,左前额叶(额极),以及靠近中线的内侧额叶等额叶亚区的激活有关。另一方面,基于时间的前瞻记忆任务则需要在未来的某个时间自行生?#19978;?#20851;线索,比如提醒自己五分钟后关掉厨房里的燃气。Cockburn于1995年用多种前瞻记忆任务测试双侧额?#31471;?#20260;患者。结果,患者在五个基于事件的前瞻任务中表现良好,但在几个基于时间的前瞻任务中表现不?#36873;?#31616;单来说,当时的临床研究和神经影像学实验提示,前瞻记忆与额叶密切相关。

记忆“七宗罪”的内容分享到此,如某些对记忆领域有所关注的读者所注意到的,夏科特在七“罪”之二“心不在焉”?#25991;?#21465;述了这样一句话:“到目前为止,认知神经科学对于理解前瞻记忆障碍的贡献相对较小。”尽管如此,此文提示,记忆中的“过去”和“未来”这两个看似逆向的过程,似乎在这一“犯罪”事件上表现出了协同性质。

事实上,这并不是第一次将“过去”和“未来”放在同一框架中讨论。1985年,瑞典生理学家英格瓦(David H. Ingvar)发表“未来的记忆(Memory of the future)”一文,指出关于“未来”的概念如同“回忆”事件一样,可以富含细节,并认为前额叶是实现前瞻记忆的核心脑区。与之相对,包括托尔文(E. Tulving)以及夏科特在内的情景记忆研?#31354;?#35748;为,情景记忆?#20302;常?#19968;般认为内侧颞叶为核心功能脑区,海马、旁海马等为其亚区)不仅是我们回忆过去的神经基础,也是能实现逆向的、通往未来的“心理时间旅行”的神经基质。

研究过去和未来事件的典型实验范式

(Daniel L. Schacter, et, al. Nat Rev Neurosci 8(9): 657-661.)

时间在记忆领域从来是一个热门的话题,在“记忆的七宗罪”发表后的10年间,大量相关研究论文应运而生:2001年,Maguire在双侧海马受损(部分区域)病人案例中发现内侧额叶和海马在?#28304;?#20307;记忆的提取过程表现出更强激活;2003年,Okuda等人发现,相比于语义检索对照任务,额叶和内侧颞叶的许多亚区在被试陈述“过去经历”和“未来计划”任务中均表现出激活;2005年,Wagner等人撰综述总结了后顶叶在情景记忆提取过程中的激活情况。2007年,Szpunar等人通过比较被试在经历“过去”和“未来”事件的激活模式,发现相比于“异我”事件,基于“自我”的过去和未来事件,在额叶、顶叶、颞叶等脑区表现出显著的交互效应或相似的、甚至不可区分的响应模?#20581;?#21516;一时期,夏科特及其合作者以一篇fMRI脑?#19978;?#30740;究论文与一篇综述论文正?#25945;?#20986;“前瞻脑?#20445;╬rospective brain)概念,将内侧前额叶、内侧和边侧顶叶后区(?#30001;?#33267;楔前叶和压后皮质)、以及内外侧颞叶定义为一个核心脑区圈。他们推论,这个核心脑区圈通过不断整合其经历的各种关系和联系,习得对未来事件的“想象”功能。

介导“过去”和“未来”思考的核心脑区圈

(Daniel L. Schacter, et, al. Nat Rev Neurosci 8(9): 657-661.)

神经科学作为生命科学的一大分支学科,?#25910;?#26366;思考怎样从进化的观点理解其发现。夏科特等人在假设“回忆”和“想象”这两种看似截然不同的认知过程可能发生在同一脑区圈后,以情景记忆为框架,?#24247;?#20102;大脑的“构建性?#20445;?#32780;这一性质是为回答“回忆为什么是一个重建(re-constructive)过程而非重播(re-play)过程”这一问题提出的假设。的确,“重建”似乎?#21462;?#37325;播”更具风险。以记忆的“七宗罪”为例,在易逝(transience)、心不在焉、阻塞(blocking)、错配(misattribution)、易受暗示(suggestibility)、偏见(bias)和纠缠(persistence)七罪中,重建策略似乎比重播策略更易导致“错配”等错误的产生:比如你昨天分别在餐厅A和餐厅B吃了食物a和食物b,但是你今天在回忆时错误地告诉你的朋友你在餐厅A吃了食物b。然而,假设核心脑区圈的概念成立,大脑最终选择这一策略的原因也就不难理解:不可否认的是,回忆“过去”?#36864;?#32771;“未来”对大脑来讲同等重要,如此一来,大脑面对的棘手问题是如何利用有限的空间实现更多高级的认知功能(大脑对类似问题的应对在时间维度上表现为皮层褶皱的生成)。

事实上,大脑的这一“重建”性质不仅有助于理解记忆、想象等高级认知功能,对理解最基础的感知觉功能同样大有裨益:比如在神经科学的教科书上,我们经常见到编者用诸如“构建性”等字眼描述大脑实现视觉感知的过程。然而,作为选择重建策略的代价,大脑需完成复杂度更高的记忆任务,其中一个难点便是区分相似和相近记忆。(可参见相近时刻存储的记忆如何建立联系)。

参考文献:

1. Schacter, D. L. (1999). 'The seven sins of memory. Insights from psychology and cognitive neuroscience.' Am Psychol 54(3): 182-203.

2. Maguire, E. A. (2001). 'Neuroimaging studies of autobiographical event memory.' Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci 356(1413): 1441-1451.

3. Okuda, J., et al. (2003). 'Thinking of the future and past: the roles of the frontal pole and the medial temporal lobes.' Neuroimage 19(4): 1369-1380.

4. Wagner, A. D., et al. (2005). 'Parietal lobe contributions to episodic memory retrieval.' Trends Cogn Sci 9(9): 445-453.

5. Szpunar, K. K., et al. (2007). 'Neural substrates of envisioning the future.' Proc Natl Acad Sci USA 104(2): 642-647.

6. Addis, D. R., et al. (2007). 'Remembering the past and imagining the future: common and distinct neural substrates during event construction and elaboration.' Neuropsychologia 45(7): 1363-1377.

7. Schacter, D. L., et al. (2007). 'Remembering the past to imagine the future: the prospective brain.' Nat Rev Neurosci 8(9): 657-661.

脑人言,与大脑对话

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