科研进展
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  • 薛贵课题组在《Journal of Neuroscience》发表文章揭示分散学习促进记忆效果的神经表征机制
     
          2019年4月29日,北京师范大学认知神经科学与学习国家重点实验室薛贵教授课题组在Journal of Neuroscience 在线发表了题为 Spaced Learning Enhances Episodic Memory by Increasing Neural Pattern Similarity Across Repetitions 的研究论文,揭示了分散学习效应的重要神经机制,发现分散学习通过提高神经激活模式的再现来促进长时记忆表现。该研究为有效学习的神经激活模式再现假说(Xue et al., 2010; 2018)提供了进一步有力支持。
     
          分散学习效应是学习领域中最为经典和稳定的效应之一。早在100多年前,艾宾浩斯就发现,与立即重复学习相比,间隔一定时间之后再进行重复更有利于信息的长久保存。在心理学长期的研究中,虽然有诸多理论和计算模型试图解释该效应,但始终缺乏针对性的神经数据对不同的模型进行检验。薛贵实验室早期的工作发现,分散学习可以促进记忆,同时也能够降低重复学习时神经重复抑制效应,说明分散学习可以增加学习过程的大脑工作强度,从而提升记忆(Xue et al., 2011; Zhao et al., 2015)。但这种增强的大脑活动如何调节编码的表征和激活模式再现,其机制尚不清楚。
    图一:实验设计和行为结果
     
          通过使用高时间分辨率的头皮脑电技术和时空表征相似性方法,本研究首先验证了之前的研究发现,即记忆编码过程中对先前学习的神经激活模式再现是有效重复学习的关键(Lu et al., 2015)。更重要的是,与集中重复相比,分散学习下这一与记忆有关的激活模式再现程度更优,即分散学习下晚期时间窗的时空模式相似性高于集中重复。那么,为什么分散学习下反而会有更优的模式再现?与我们之前的研究结果一致,分散的重复可以有效减弱行为和N400成分的重复启动效应,从而导致更强的提取活动(更强的LPC)。这一结果提示,随着重复学习间间隔的增加,工作记忆空间中前次经验表征消退更多。由此,分散学习下对前次经验提取努力程度更大,再现程度也更深。这一结果为了解人脑有效学习的机制,以及分散学习如何促进记忆提供了新的视角。
     
    图二: 分散学习通过提升有效神经激活模式再现来促进长时记忆
     
    论文链接:
    Kanyin Feng, Xiao Zhao, Jing Liu, Ying Cai, Zhifang Ye, Chuansheng Chen, Gui Xue (2019) Spaced learning enhances episodic memory by increasing neural pattern similarity across repetitions Journal of Neuroscience, DOI: 10.1523/JNEUROSCI.2741-18.2019
    http://www.jneurosci.org/content/early/2019/04/29/JNEUROSCI.2741-18.2019

     
    相关文献:
    Xue G (2018) The Neural Representations Underlying Human Episodic Memory. Trends Cogn Sci 22:544-561.
    Xue G, Dong Q, Chen C, Lu Z, Mumford JA, Poldrack RA (2010) Greater neural pattern similarity across repetitions is associated with better memory. Science 330:97-101.
    Xue G, Mei L, Chen C, Lu ZL, Poldrack RA, Dong Q. 2011. Spaced learning enhances subsequent recognition memory by reducing neural repetition suppression. Journal of Cognitive Neuroscience. 23(7): 1624-33.
    Zhao X, Wang C, Liu Q, Xiao X, Jiang T, Chen C, Xue G. 2015. Neural mechanisms of the spacing effect in episodic memory: A parallel EEG and fMRI study. Cortex, 69, 76–92.
    Lu Y, Wang C, Chen C, Xue G (2015) Spatiotemporal neural pattern similarity supports episodic memory. Current Biology 25:780-785.