分散學習促進記憶效果的神經表徵機制

三倉心理學界2019-05-31 03:23:39

薈萃心理學各領域新進展、新動態

來源 | 北師大認知神經科學與學習國家重點實驗室官網

2019年4月29日,北京師範大學認知神經科學與學習國家重點實驗室薛貴教授課題組在Journal of Neuroscience 在線發表了題為 Spaced Learning Enhances Episodic Memory by Increasing Neural Pattern Similarity Across Repetitions 的研究論文,揭示了分散學習效應的重要神經機制,發現分散學習通過提高神經激活模式的再現來促進長時記憶表現。該研究為有效學習的神經激活模式再現假説(Xue et al., 2010; 2018)提供了進一步有力支持。


分散學習效應是學習領域中最為經典和穩定的效應之一。早在100多年前,艾賓浩斯就發現,與立即重複學習相比,間隔一定時間之後再進行重複更有利於信息的長久保存。在心理學長期的研究中,雖然有諸多理論和計算模型試圖解釋該效應,但始終缺乏針對性的神經數據對不同的模型進行檢驗。薛貴實驗室早期的工作發現,分散學習可以促進記憶,同時也能夠降低重複學習時神經重複抑制效應,説明分散學習可以增加學習過程的大腦工作強度,從而提升記憶(Xue et al., 2011; Zhao et al., 2015)。但這種增強的大腦活動如何調節編碼的表徵和激活模式再現,其機制尚不清楚。


圖一:實驗設計和行為結果

 

通過使用高時間分辨率的頭皮腦電技術和時空表徵相似性方法,本研究首先驗證了之前的研究發現,即記憶編碼過程中對先前學習的神經激活模式再現是有效重複學習的關鍵(Lu et al., 2015)。更重要的是,與集中重複相比,分散學習下這一與記憶有關的激活模式再現程度更優,即分散學習下晚期時間窗的時空模式相似性高於集中重複。那麼,為什麼分散學習下反而會有更優的模式再現?與我們之前的研究結果一致,分散的重複可以有效減弱行為和N400成分的重複啟動效應,從而導致更強的提取活動(更強的LPC)。這一結果提示,隨着重複學習間間隔的增加,工作記憶空間中前次經驗表徵消退更多。由此,分散學習下對前次經驗提取努力程度更大,再現程度也更深。這一結果為了解人腦有效學習的機制,以及分散學習如何促進記憶提供了新的視角。


圖二: 分散學習通過提升有效神經激活模式再現來促進長時記憶

 
論文鏈接:
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

 
相關文獻:
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.


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