关键词：神经科学，工作记忆，层级表征，神经几何


论文题目：Two-dimensional neural geometry underpins hierarchical organization of sequence in human working memory
论文地址：https://www.nature.com/articles/s41562-024-02047-8
期刊名称：Nature Human Behaviour

在现代认知科学中，理解人类大脑如何处理和保存复杂信息序列一直是研究的热点。工作记忆不是被动地存储信息，而是通过积极构建和重组的方式进行表征，以灵活应对不同情境下的目标导向任务。近期发表在 Nature Human Behaviour 上的一项研究，揭示了工作记忆在二维几何空间层级化表征信息的机制。

本研究采用了脑电图和磁电图实验，记录了参与者在记忆带有自然层级特性的字词序列时的神经表征模式。在字词序列中，首先是音节序列组织成词，词又组织成更大的信息块。研究发现，一维字词序列并不是以一维链式的形式存储在工作记忆中，而是将信息表征在一个二维神经几何空间。该几何空间的两个维度，分别编码了局部位置（音节在词中的位置）和全局位置（词在序列中的位置）。此外，这种二维表征模式在不同的任务设置中均表现出一致性，并与记忆行为密切相关，即参与者在记忆测试中的表现与他们大脑中的二维结构活动强度呈正相关。

本研究利用语言材料固有的层级结构，展示了工作记忆中复杂序列的二维几何表示及其对行为的影响。广泛来说，为表明工作记忆利用动态的、结构化的方式层级化地管理信息，提供了强有力的证据。由于工作记忆广泛存在于认知各领域，这一“层级化”加工机制的发现，对运动控制、推理、决策和规划等方面的研究提供了新见解，也可启发人工智能、类脑智能等领域的研究。

图. 工作记忆中音节序列的表征几何模型。(a) 由三个三音节汉语单词组成的九音节语音序列的层级化组织例子。每个音节对应有一个全局位置和一个局部位置。(b) 工作记忆中神经表征方式的三个假设：一维链（音节均匀地分布），一维群簇（类似一维链，但词内神经距离更短）和二维层次化表征（单独的轴分别编码全局和局部信息）。(c) 实验1任务范式：被试需将一个9音节序列保留在工作记忆中，同步记录脑电。在记忆过程中，先呈现其中一个作为提示音节，再呈现中性视觉脉冲。受试者需报告提示该音节的全局和局部位置。(d) 参数化的表征几何模型表征不相似性分析流程，最佳模型支持二维层级化表征假设。


彭晨 | 编译



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