紐約大學的一個科學家團隊發現了工作記憶是如何“格式化”的–這一發現增強了我們對視覺記憶如何存儲的理解。“幾十年來，研究人員一直想知道支持我們工作記憶的神經表徵的性質，”紐約大學心理學和神經科學教授、論文的資深作者 Clayton Curtis解釋說，該論文發表在《神經元》雜誌上。“在這項研究中，我們使用了實驗和分析技術來揭示大腦中工作記憶表徵的格式。”
短時間內存儲信息的能力，或 “工作記憶”，是我們大多數高級認知過程的基石，其功能障礙是各種精神和神經癥狀的核心，包括精神分裂症。
儘管它很重要，但我們對大腦如何儲存工作記憶表徵仍然知之甚少。
Curtis說：“儘管我們可以從大腦活動的模式中預測你的工作記憶的內容，但這些模式到底在編碼什麼，仍然是無法解釋的。 ”
Curtis和研究合著者、紐約大學博士生Yuna Kwak假設，我們的大腦不僅拋棄了與任務無關的特徵，而且還將與任務有關的特徵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於字母和數字的視覺信息重新編碼為語音或基於聲音的代碼，用於語言工作記憶。例如，當你看到一串電話號碼的數字時，你不會儲存這些視覺信息，直到你撥完號碼。相反，你會儲存數字的聲音（例如，當你在腦海中說出電話號碼”867-5309″時，它聽起來像什麼）。然而，這隻表明我們確實在重新編碼–它並沒有解決大腦如何格式化工作記憶表徵的問題，而這正是新的《神經元》研究的重點。
為了探索這一點，實驗人員在參與者執行視覺工作記憶任務時，用功能性磁共振成像（fMRI）測量了大腦活動。在每次試驗中，參與者必須在幾秒鐘內記住一個短暫的視覺刺激，然後做出基於記憶的判斷。在一些試驗中，視覺刺激是一個傾斜的光柵，而在另一些試驗中，它是一團移動的小點。在記憶延遲后，參與者必須準確地指出光柵傾斜的確切角度或點雲運動的確切角度。
儘管視覺刺激的類型不同（光柵與點狀運動），他們發現視覺皮層和頂葉皮層的神經活動模式–大腦中用於記憶處理和存儲的部分–在記憶期間是可以互換的。換句話說，為預測運動方向而訓練的模式也可以預測光柵的方向，反之亦然。
這一發現引發了一個問題：為什麼這些記憶表徵可以互換？
“我們推斷，只有被測試的刺激物的任務相關特徵被提取並重新編碼為一種共享的記憶格式，也許採取的形式是一種抽象的線狀物，其角度與光柵的方向或點運動的方向相匹配，”Curtis解釋說。
為了測試這一假設，即參與者的記憶被記錄成類似於線的模式–類似於想象一條線的某個角度–他們轉向了一種新的方式來可視化大腦活動的模式。
研究人員利用每個皮質種群的接受領域模型，將皮質活動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創建了一個皮質活動的表示。這種方法使科學家們能夠在屏幕坐標中看到受試者的皮質活動模式，揭示了運動和光柵刺激的線狀表現。
Curtis解釋說：“我們可以在地形圖上看到與運動方向和光柵相應角度的活動線。”
這種新穎的可視化技術提供了一個機會，可以實際“看到”工作記憶表徵是如何在神經群體中編碼的。
具體來說，一條線（像指針或箭頭）被用來代表運動的方向（如向上和向左）和傾斜的光柵的方向（如向上和向左）。這項任務要求受試者不要記住所有的運動點，而只記住點的運動方向的摘要。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節，如空間頻率和對比度。因此，該方法能夠分離出我們如何有選擇地存儲相關信息，同時丟棄不相關的內容。
“我們的視覺記憶是靈活的，可以是由它們指導的行為所驅動的我們所看到的抽象，”Curtis總結道。