?圖1 《頭腦特工隊(duì)》電影截圖
如今你成為了這些小土豆中的一員，你被分配到的崗位是“情景記憶”，主要職責(zé)是當(dāng)主人萊莉回憶過(guò)去親身經(jīng)歷事件的時(shí)候，你需要幫助她想起來(lái)和事件有關(guān)的、盡可能多的細(xì)節(jié)[1]。這可不是一項(xiàng)簡(jiǎn)單的任務(wù)：大腦的神經(jīng)元容量有限，而需要存儲(chǔ)的感官細(xì)節(jié)卻堪稱(chēng)海量，該如何解決這個(gè)“根本性沖突”的呢？
這就要提到“維度轉(zhuǎn)換”（dimensionality transformation）這個(gè)關(guān)鍵機(jī)制。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，你需要先進(jìn)行編碼，即將具體感官信息轉(zhuǎn)變成大腦能夠理解和存儲(chǔ)的“表征”（representation）[2]。這是一種對(duì)具體事件的“估計(jì)”，更重要的是，它可以被用來(lái)進(jìn)行后續(xù)的“重建”甚至“泛化”[3]。這樣主人才能夠?qū)⑦^(guò)去的經(jīng)驗(yàn)應(yīng)用到新的、類(lèi)似的情境中，從而更好地適應(yīng)環(huán)境。
為了更深刻地理解維度轉(zhuǎn)換在情景記憶中的作用，接下來(lái)我們會(huì)先探討維度轉(zhuǎn)換在認(rèn)知領(lǐng)域的神經(jīng)和行為學(xué)證據(jù)；繼而聚焦情景記憶，提出和維度轉(zhuǎn)換有關(guān)的結(jié)構(gòu)與功能機(jī)制，最終闡釋這種轉(zhuǎn)換一旦發(fā)生異常將如何導(dǎo)致情景記憶功能障礙。
為了更好的理解“維度轉(zhuǎn)化”這一過(guò)程，我們需要引入一種理解大腦活動(dòng)的新角度——神經(jīng)幾何學(xué)（neural geometry）[4]：
如果認(rèn)為神經(jīng)元活動(dòng)會(huì)形成一定的狀態(tài)空間（state space），理論上，這個(gè)神經(jīng)狀態(tài)空間，對(duì)應(yīng)于參與活動(dòng)的神經(jīng)元數(shù)量（或?qū)嶒?yàn)中記錄所需的電極數(shù)量），以及任務(wù)結(jié)構(gòu)維度（如不同實(shí)驗(yàn)條件的數(shù)量）*。
編者注：假設(shè)我們能用電極監(jiān)測(cè)到所有神經(jīng)元的活動(dòng)，并把每個(gè)神經(jīng)元的活性用一個(gè)維度來(lái)表示，那么如果有100個(gè)神經(jīng)元，就可以用100維的空間來(lái)展示這些數(shù)據(jù)。
但實(shí)際上，大腦還受到更低維的、被科學(xué)家稱(chēng)為“神經(jīng)流形”（neural manifold）的約束。在這個(gè)低維流形中，高維神經(jīng)狀態(tài)空間的變化，通常反映在少數(shù)潛在變量變化——神經(jīng)流形通過(guò)聚焦于數(shù)據(jù)中最顯著的變化模式，有效地降低了神經(jīng)狀態(tài)空間的復(fù)雜性。而由神經(jīng)狀態(tài)空間中數(shù)據(jù)點(diǎn)之間的幾何關(guān)系，描述了神經(jīng)表征的跨腦區(qū)與時(shí)區(qū)的“維度轉(zhuǎn)換”。
?圖2 神經(jīng)流形捕捉神經(jīng)元群體活動(dòng)中的約束條件。為了可視化流形，研究人員會(huì)將從神經(jīng)記錄中估算出的神經(jīng)元放電率繪制在一個(gè)空間中，其中每個(gè)軸代表一個(gè)單獨(dú)的神經(jīng)元。此圖展示了一個(gè)包含三個(gè)神經(jīng)元的三維表征. 圖源：Anya Sahni
問(wèn)題在于，最優(yōu)維度數(shù)量應(yīng)該是多少呢？
一般來(lái)說(shuō)，“最優(yōu)”應(yīng)當(dāng)同時(shí)平衡解決任務(wù)所需要的魯棒性、效率與靈活性。若某特征在多個(gè)任務(wù)或刺激間共享（如不同條件間的共同上下文），低維幾何表征可通過(guò)減少冗余來(lái)降低計(jì)算負(fù)荷；但當(dāng)需要進(jìn)行高精度分類(lèi)時(shí)，高維表征有助于區(qū)分相似記憶項(xiàng)的細(xì)微差異，雖然這是以降低系統(tǒng)容量作為代價(jià)。
事實(shí)上，關(guān)于“維度總是越低越好嗎”這一問(wèn)題科學(xué)家們也尚未有定論。降維算法的核心目標(biāo)是，在保留數(shù)據(jù)本質(zhì)結(jié)構(gòu)的前提下減少特征數(shù)量。因此，確定任務(wù)的最優(yōu)維度，本質(zhì)上是個(gè)權(quán)衡過(guò)程——情景記憶的最優(yōu)維度，應(yīng)隨具體記憶內(nèi)容和任務(wù)需求動(dòng)態(tài)調(diào)整。
?圖3 通過(guò)三神經(jīng)元模型對(duì)比低維與高維神經(jīng)表征的計(jì)算特性。低維表征（a-c）中，四種刺激的響應(yīng)被壓縮到二維平面，雖可線(xiàn)性解碼形狀或顏色特征（a/b），但無(wú)法線(xiàn)性區(qū)分特征組合（如紅方塊需非線(xiàn)性解碼）。高維表征（d-f）中，響應(yīng)占據(jù)三維空間，不僅能線(xiàn)性分離單一特征（d/e），還能直接解碼特征組合（f）。表明高維表征通過(guò)增加非線(xiàn)性混合選擇性神經(jīng)元的多樣性，顯著提升了線(xiàn)性可解性，使更多復(fù)雜分類(lèi)成為可能。圖源：[3]
不同情境下可能具有不同的維度轉(zhuǎn)換，這使得這項(xiàng)理論本身變得難以被證偽：若情景記憶的最優(yōu)維度取決于具體的記憶內(nèi)容與任務(wù)需求，則具有普適性的實(shí)證檢驗(yàn)規(guī)則難以建立。
為此，情景記憶更應(yīng)該被評(píng)估的是相對(duì)維度而非絕對(duì)維度，即關(guān)注不同實(shí)驗(yàn)條件間的維度差異，而非特定腦區(qū)表征特征的絕對(duì)維度數(shù)量。例如在線(xiàn)索回憶任務(wù)中，僅區(qū)分行為表現(xiàn)（如正確vs錯(cuò)誤），除此之外的特征（神經(jīng)元或通道）數(shù)量及任務(wù)因素等任務(wù)相關(guān)變量應(yīng)保持恒定。
利用上述神經(jīng)幾何學(xué)的理論框架，科學(xué)家們對(duì)認(rèn)知過(guò)程（如工作記憶和決策）擁有了重要的見(jiàn)解。例如，在一項(xiàng)物體序列任務(wù)（object sequence task）中，猴子背外側(cè)前額葉皮層的神經(jīng)元表現(xiàn)出與任務(wù)需求密切相關(guān)的表征維度[5]。同樣，在人類(lèi)的功能磁共振成像（fMRI）中，視覺(jué)表征的維度與所注意到的刺激特征數(shù)量相對(duì)應(yīng)[6]。
值得注意的是，維度可以在同一項(xiàng)試驗(yàn)內(nèi)和跨腦區(qū)之間波動(dòng)。這恰恰證明了，維度轉(zhuǎn)換是一種動(dòng)態(tài)的、任務(wù)驅(qū)動(dòng)的現(xiàn)象，通常在事件發(fā)生后迅速啟動(dòng)。
雖然維度轉(zhuǎn)換在整個(gè)認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)中都有所應(yīng)用，但這一概念尤其適用于情景記憶的編碼和提取。在編碼過(guò)程中，高層次特征（“它是一棵樹(shù)嗎？”），可以被看作低層次特征（“它是綠色的嗎？”、“它很高大嗎？”、“它是靜止的嗎？”）反應(yīng)的整合，這便是維度縮減。反過(guò)來(lái)，在提取過(guò)程中，維度重建可以利用高層次特征（“它是一棵樹(shù)嗎？”、“我們?cè)诤５鹿珗@嗎？”），來(lái)激活與“樹(shù)”這一概念相關(guān)的低層次感覺(jué)特征，從而幫助生動(dòng)地回憶過(guò)去的事件。接下來(lái)，我們將探討表征和維度轉(zhuǎn)換如何在情景記憶中展開(kāi)。
情景記憶中的“編碼”過(guò)程，涉及外界環(huán)境信息的轉(zhuǎn)換。這些信息從感覺(jué)系統(tǒng)（如視網(wǎng)膜或內(nèi)耳）進(jìn)入大腦，經(jīng)過(guò)大腦不同區(qū)域的漸進(jìn)性表征變化，從單模態(tài)皮層感覺(jué)區(qū)域逐漸過(guò)渡到跨模態(tài)皮層感覺(jué)區(qū)域，最終會(huì)到達(dá)海馬體——也就是皮層層級(jí)結(jié)構(gòu)的終點(diǎn)，記憶在此處被存儲(chǔ)。
在通過(guò)皮層和皮層下區(qū)域傳遞到海馬體的過(guò)程中，基本的低層次特征在早期感覺(jué)區(qū)域被處理成抽象特征，隨后高層次抽象特征在更高級(jí)的區(qū)域（如下顳葉皮層和海馬體）中顯現(xiàn)。一個(gè)廣為流傳的例子是位置細(xì)胞（place cells），在空間導(dǎo)航等任務(wù)中復(fù)雜的外界感覺(jué)信息，是通過(guò)單個(gè)海馬細(xì)胞來(lái)表征。
反過(guò)來(lái)，在記憶的提取過(guò)程中，情景記憶又需要將簡(jiǎn)單的存儲(chǔ)代碼擴(kuò)展為對(duì)原始事件的豐富重建。這一過(guò)程會(huì)重新激活最初參與事件表征的腦區(qū)，同時(shí)還會(huì)涉及額外的感覺(jué)皮層區(qū)域。以視覺(jué)記憶提取為例，神經(jīng)表征的提取過(guò)程會(huì)逆向復(fù)現(xiàn)編碼過(guò)程中的視覺(jué)加工層級(jí)，經(jīng)歷相似的表征轉(zhuǎn)換路徑[7]。在感知過(guò)程中，顏色或者物體信息只會(huì)由枕葉/顳葉區(qū)域表征，但在提取時(shí)會(huì)擴(kuò)展到跨模態(tài)的頂葉區(qū)域[8]。
?圖4：記憶編碼與提取過(guò)程中的神經(jīng)表征維度變化假說(shuō)。在感知編碼階段，外界復(fù)雜信息（如包含鳥(niǎo)類(lèi)等多細(xì)節(jié)的樹(shù)木場(chǎng)景）通過(guò)海馬等聯(lián)合區(qū)進(jìn)行降維壓縮，轉(zhuǎn)化為低維表征（簡(jiǎn)化的樹(shù)木輪廓）以節(jié)省存儲(chǔ)空間，但會(huì)丟失部分細(xì)節(jié)。提取時(shí)，低維編碼通過(guò)與皮層交互重建記憶，但因初始信息損失無(wú)法完全還原，導(dǎo)致回憶內(nèi)容出現(xiàn)失真（細(xì)節(jié)減少或變形）
至于表征轉(zhuǎn)換如何在不同腦區(qū)之間傳遞的具體機(jī)制，一種較為共識(shí)的理論是，神經(jīng)振蕩（neural oscillation）通過(guò)促進(jìn)多個(gè)刺激維度的相互作用，將它們整合成一個(gè)新的、轉(zhuǎn)換后的表征。
第一個(gè)參與的頻段可能是高頻的γ振蕩（約30-100Hz）。這些振蕩短暫的興奮窗口（約3毫秒），確保了編碼不同刺激維度的突觸前神經(jīng)元群能夠同步放電，繼而在突觸后神經(jīng)元群上產(chǎn)生匯聚輸入，由此實(shí)現(xiàn)輸入的整合。隨后，抑制性活動(dòng)會(huì)跟隨這波興奮性活動(dòng)，防止其他輸入對(duì)轉(zhuǎn)換結(jié)果進(jìn)行干擾[9]。研究發(fā)現(xiàn)，γ振蕩能通過(guò)神經(jīng)元群的功能性連接，將信息從突觸前傳遞到突觸后神經(jīng)元群，支持單模態(tài)輸入的整合[10]；其增加還與成功的記憶形成和提取相關(guān)[11]——這些證據(jù)都支持γ振蕩同時(shí)支持維度縮減和維度擴(kuò)展。
那么，又是什么因素決定了表征應(yīng)當(dāng)被壓縮還是被重建呢？
一種假說(shuō)認(rèn)為，θ振蕩（3-7Hz）的相位變化提供了時(shí)間分離的可能性。相關(guān)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，θ振蕩既能促進(jìn)內(nèi)側(cè)顳葉編碼/提取模式的切換[12]，又可協(xié)調(diào)海馬-皮層活動(dòng)[13]，其振蕩周期內(nèi)還嵌套γ振蕩[14]。因此，皮層γ振蕩驅(qū)動(dòng)的維度轉(zhuǎn)換，可能受控于內(nèi)側(cè)顳葉θ振蕩，也就是說(shuō)，θ相位決定了表征處于壓縮（編碼）還是擴(kuò)展（提?。顟B(tài)。
另一假說(shuō)則涉及將不同皮層的γ振蕩進(jìn)行分化：壓縮機(jī)制由更快的γ振蕩實(shí)現(xiàn)，該振蕩在淺表層最強(qiáng)，負(fù)責(zé)將信息前饋至高級(jí)腦區(qū)；而重建機(jī)制由較慢的γ/β振蕩實(shí)現(xiàn)，該振蕩在深層最強(qiáng)，負(fù)責(zé)將信息反饋至感覺(jué)皮層[15]。
值得注意的是，這兩種假說(shuō)可整合：快慢γ振蕩分別鎖定θ振蕩的不同相位[14]，從而在時(shí)間、空間和頻譜三個(gè)維度實(shí)現(xiàn)壓縮與擴(kuò)展的分離。
綜上，我們提出了振蕩活動(dòng)支持情景記憶維度壓縮與擴(kuò)展的雙向調(diào)控框架。盡管已有大量證據(jù)表明皮層間振蕩驅(qū)動(dòng)信息傳遞對(duì)記憶的促進(jìn)作用，但該框架的直接驗(yàn)證仍需通過(guò)新研究來(lái)闡明γ振蕩如何調(diào)控記憶相關(guān)的維度變化。
?來(lái)源：Karan Singh
如果我們認(rèn)同，維度轉(zhuǎn)換需要通過(guò)從感覺(jué)外周系統(tǒng)到海馬的多級(jí)信息傳遞處理實(shí)現(xiàn)。那么由此可以推斷，維度轉(zhuǎn)換的程度取決于信息處理步驟的復(fù)雜性，而這種復(fù)雜性可通過(guò)“突觸距離”（表征感知與記憶間的處理路徑長(zhǎng)度）進(jìn)行量化。
盡管在單一物種中驗(yàn)證這一推論具有挑戰(zhàn)性，但演化視角為探究“感知-記憶”處理距離如何影響維度轉(zhuǎn)換提供了獨(dú)特窗口。比較哺乳動(dòng)物演化過(guò)程中大腦皮層的功能與組織結(jié)構(gòu)，我們可以觀察到顯著的腦區(qū)規(guī)模、結(jié)構(gòu)分化和功能特化差異。
人類(lèi)的情景記憶等高級(jí)認(rèn)知功能，主要?dú)w因于跨模態(tài)皮層區(qū)的顯著擴(kuò)張，該區(qū)域在人類(lèi)中呈現(xiàn)超比例發(fā)展[16]。反觀海馬結(jié)構(gòu)則與之形成了鮮明對(duì)比，哺乳動(dòng)物海馬結(jié)構(gòu)在2億年演化中基本保留了其宏觀解剖、細(xì)胞構(gòu)筑和功能特性[17]。盡管關(guān)于非人動(dòng)物是否具備情景記憶仍存爭(zhēng)議，海馬結(jié)構(gòu)的保守性支持了“動(dòng)物可能擁有情景記憶原型”的觀點(diǎn)。
這種海馬保守性與新皮層多樣化的鮮明對(duì)比表明，雖然海馬處理的信息類(lèi)型存在顯著差異，但其功能角色保持相似[18]。這一發(fā)現(xiàn)提示，通過(guò)研究跨物種的皮層-海馬連接差異，可以深入理解維度轉(zhuǎn)換在情景記憶中的作用。
跨物種研究表明，海馬輸入通路存在顯著差異：嚙齒類(lèi)接收多模態(tài)初級(jí)感覺(jué)輸入，而靈長(zhǎng)類(lèi)主要依賴(lài)視覺(jué)/聽(tīng)覺(jué)聯(lián)合皮層輸入，人類(lèi)則進(jìn)一步發(fā)展為跨模態(tài)主導(dǎo)[19]。這種從直接感覺(jué)到高度抽象輸入的演化趨勢(shì)，反映了信息處理層級(jí)的增加——靈長(zhǎng)類(lèi)需通過(guò)更復(fù)雜的維度轉(zhuǎn)換才能完成海馬編碼，而人類(lèi)跨模態(tài)輸入可能賦予記憶更高效的抽象表征能力[20]。fMRI研究證實(shí)了人類(lèi)的這種皮層-海馬連接模式的獨(dú)特性[21]。
?圖5. 跨物種的維度轉(zhuǎn)換在情節(jié)記憶中的進(jìn)化變化。
（A）跨物種的皮質(zhì)-海馬連接性差異：展示了從大鼠到人類(lèi)的進(jìn)化過(guò)程中，海馬系統(tǒng)與感覺(jué)皮層和跨模式皮質(zhì)區(qū)域的連接性變化，表明人類(lèi)海馬系統(tǒng)更多地依賴(lài)高度抽象的跨模式輸入。
（B）感覺(jué)信息的維度轉(zhuǎn)換程度：不同物種的感覺(jué)信息維度轉(zhuǎn)換程度不同，直接從感覺(jué)區(qū)域到海馬系統(tǒng)的投射與更真實(shí)、較少轉(zhuǎn)換的感覺(jué)表征相關(guān)。
（C）皮質(zhì)層次結(jié)構(gòu)對(duì)記憶表征的影響：皮質(zhì)層次結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性可能影響記憶表征的維度轉(zhuǎn)換程度，進(jìn)而影響記憶的行為表現(xiàn)。
圖源：[3]
那下一個(gè)關(guān)鍵的科學(xué)問(wèn)題便在于：皮層-海馬相互作用的演化改變，如何影響信息維度轉(zhuǎn)換呢？
現(xiàn)有行為學(xué)證據(jù)表明，直接感覺(jué)投射（如嚙齒類(lèi)）更多保留原始感覺(jué)細(xì)節(jié)[22]，而跨模態(tài)輸入（如人類(lèi)）會(huì)高度抽象表征。例如在視覺(jué)領(lǐng)域，相較于非人靈長(zhǎng)類(lèi)，大鼠對(duì)目標(biāo)物體的視角變化更為敏感[22]；而靈長(zhǎng)類(lèi)在視覺(jué)原型（visual prototype）指派任務(wù)*中則對(duì)低級(jí)特征變化表現(xiàn)出更強(qiáng)辨別力[23]。
感知機(jī)制和決策策略的物種差異，使得跨物種的記憶研究存在固有挑戰(zhàn)[24]，盡管如此這一方向仍為探索皮層層級(jí)結(jié)構(gòu)對(duì)輔助記憶表征（mnemonic representations）的影響提供了重要理論框架。這一研究視角尤為值得關(guān)注，因?yàn)槠裱芯康牟溉閯?dòng)物的神經(jīng)振蕩在頻率、波形及時(shí)序演化等方面均表現(xiàn)出高度保守性[25]。
人類(lèi)大腦構(gòu)建情景記憶的神經(jīng)解剖學(xué)基礎(chǔ)與其他物種的顯著差異，這從進(jìn)化角度證明，人類(lèi)海馬結(jié)構(gòu)接收的可能是經(jīng)過(guò)高度處理的跨模態(tài)輸入信息，其抽象程度遠(yuǎn)高于其他物種。這使得人類(lèi)的情景記憶缺乏高維度的感覺(jué)細(xì)節(jié)，更適合用潛在狀態(tài)（latent states）來(lái)描述[26]。
重要的是，這意味著人類(lèi)情景記憶主要通過(guò)“重建”機(jī)制運(yùn)作，需要對(duì)存儲(chǔ)的事件進(jìn)行維度再擴(kuò)展。換言之，人類(lèi)神經(jīng)解剖結(jié)構(gòu)可能需要維度轉(zhuǎn)換才能編碼和提取情景記憶。這種差異如何影響情景記憶的跨物種研究，仍有待進(jìn)一步探索。
?記憶扭曲效應(yīng)。來(lái)源：Divided.co
然而，除了記憶在大腦中的表征形式，維度轉(zhuǎn)換的實(shí)現(xiàn)方式還會(huì)決定記憶的行為表達(dá)，提供了另一個(gè)證明該機(jī)制的角度。
首先，維度轉(zhuǎn)換可以解釋干擾性遺忘與時(shí)間依賴(lài)性遺忘現(xiàn)象。與靜態(tài)的計(jì)算機(jī)算法不同，大腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)會(huì)隨時(shí)間動(dòng)態(tài)變化——這意味著編碼感覺(jué)信息的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與后續(xù)重建記憶的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)并不相同。微小的神經(jīng)變化可以降低回憶準(zhǔn)確性，而重大變化可能會(huì)導(dǎo)致完全遺忘。這些受新信息和時(shí)間影響的神經(jīng)變化，會(huì)破壞記憶重建過(guò)程，從而引發(fā)時(shí)間或干擾相關(guān)的遺忘。
另外，維度轉(zhuǎn)換還可以解釋記憶提取時(shí)的原型偏差（prototypical biases）現(xiàn)象。記憶扭曲（Memory distortions）常源于統(tǒng)計(jì)規(guī)律性或先驗(yàn)知識(shí)[27]的影響。而在維度轉(zhuǎn)換的框架下，編碼時(shí)的降維操作可能剔除具體感覺(jué)細(xì)節(jié)，僅保留圖式化或原型化的表征。這種特異性信息的丟失，使得提取時(shí)更依賴(lài)語(yǔ)義信息[28]，最終導(dǎo)致記憶扭曲。研究表明，顏色、位置等屬性的記憶在編碼階段就會(huì)向原型偏移，并在提取時(shí)進(jìn)一步失真[27]。簡(jiǎn)言之，降維可能削弱記憶特異性，使其易受語(yǔ)義知識(shí)干擾。
最后一個(gè)例子是信息組塊（chunking）現(xiàn)象，類(lèi)似于數(shù)據(jù)壓縮，組塊通過(guò)將小元素整合為大單元來(lái)簡(jiǎn)化記憶（如將12位數(shù)字轉(zhuǎn)為4組3位數(shù)）。組塊與數(shù)據(jù)壓縮算法的相似性引起了人們的關(guān)注[29]，是否可以根據(jù)維度轉(zhuǎn)換的程度預(yù)測(cè)組塊化強(qiáng)度：轉(zhuǎn)換越顯著，組塊化程度越高。
維度轉(zhuǎn)換理論為上述行為現(xiàn)象提供了統(tǒng)一解釋框架。若這些預(yù)測(cè)得到實(shí)證支持，將進(jìn)一步證實(shí)維度轉(zhuǎn)換在記憶體驗(yàn)中起著決定性作用。
針對(duì)情景記憶，維度轉(zhuǎn)換理論與“海馬索引理論”、“互補(bǔ)學(xué)習(xí)系統(tǒng)”及“模式分離”等現(xiàn)有框架存在共識(shí)——均認(rèn)為海馬通過(guò)低維表征作為皮層內(nèi)容/價(jià)值表征的指針或索引鍵。然而，維度轉(zhuǎn)換并非由海馬或其他內(nèi)側(cè)顳葉區(qū)域單次完成，而是通過(guò)皮層層級(jí)結(jié)構(gòu)中的系列計(jì)算逐步實(shí)現(xiàn)。
另外，維度轉(zhuǎn)換機(jī)制不僅支持情景記憶，也可能在其他認(rèn)知領(lǐng)域也起重要作用。與情景記憶類(lèi)似，工作記憶的容量也是有限的，維度壓縮可能幫助提升其同時(shí)存儲(chǔ)的信息量；情景記憶是回顧過(guò)去，而在未來(lái)規(guī)劃過(guò)程中，維度轉(zhuǎn)換也可能是關(guān)鍵工具；另外維度壓縮機(jī)制可以過(guò)濾無(wú)關(guān)細(xì)節(jié)的性質(zhì)也可能被應(yīng)用到物體識(shí)別過(guò)程中去……這些假說(shuō)均基于：記憶的低維表征通過(guò)聚焦核心特征、過(guò)濾冗余細(xì)節(jié)，有助于泛化經(jīng)驗(yàn)，從而更靈活地應(yīng)用于新情境。
情景記憶的提取過(guò)程，絕非對(duì)原始體驗(yàn)的精確復(fù)現(xiàn)。隨著時(shí)間推移，記憶細(xì)節(jié)可能丟失、扭曲或新增，這表明情景記憶具有動(dòng)態(tài)演變的本質(zhì)。本文介紹了一種新的理論框架，來(lái)討論神經(jīng)表征在腦內(nèi)層級(jí)處理過(guò)程中發(fā)生的固有轉(zhuǎn)換，并提出γ振蕩通過(guò)整合多維度信息來(lái)實(shí)現(xiàn)表征的壓縮與擴(kuò)展。
跨物種比較研究表明，海馬輸入通路的差異深刻影響著信息存儲(chǔ)與提取的模式。人類(lèi)海馬主要與跨模態(tài)皮層相連，這意味著人類(lèi)的記憶提取本質(zhì)上是基于簡(jiǎn)化信息的重建而非精確復(fù)制。未來(lái)研究應(yīng)通過(guò)量化不同物種單模態(tài)與跨模態(tài)腦區(qū)的表征維度差異，深入解析人類(lèi)記憶系統(tǒng)的獨(dú)特性。
記憶研究的核心命題在于：大腦如何在不依賴(lài)無(wú)損壓縮算法的情況下，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜事件細(xì)節(jié)的提?。?/strong>最新計(jì)算模型顯示[30]，記憶重建質(zhì)量取決于存儲(chǔ)記憶的數(shù)量——隨著記憶累積，單個(gè)記憶的細(xì)節(jié)表征會(huì)逐步縮減。這種計(jì)算負(fù)荷的降低避免了“記憶懸崖”（memory cliff）現(xiàn)象，這與我們?nèi)粘ｓw驗(yàn)一致，即記住的多為要點(diǎn)而非全部細(xì)節(jié)。符合生物特性的計(jì)算模型的構(gòu)建中，跨時(shí)空的維度壓縮/擴(kuò)展機(jī)制應(yīng)起到關(guān)鍵作用。
總的來(lái)說(shuō)，維度轉(zhuǎn)換在情景記憶及其他認(rèn)知功能中占據(jù)了核心地位。整合認(rèn)知心理學(xué)、系統(tǒng)神經(jīng)科學(xué)和神經(jīng)解剖學(xué)的研究進(jìn)展，為實(shí)證評(píng)估與實(shí)現(xiàn)這些轉(zhuǎn)換機(jī)制提供了理論框架。未來(lái)研究可采用腦刺激等干預(yù)技術(shù)，進(jìn)一步驗(yàn)證神經(jīng)振蕩在記憶轉(zhuǎn)換中的核心作用。
仍待解決的問(wèn)題：
- 信息編碼和記憶提取過(guò)程在大腦中具體如何發(fā)生的？表征維度如何在大腦不同區(qū)域間變化？
- 新記憶形成過(guò)程中，先驗(yàn)知識(shí)如何影響維度轉(zhuǎn)換？
- 記憶的維度轉(zhuǎn)換是否伴隨視角從自我中心（egocentric）轉(zhuǎn)向 allocentric（環(huán)境中心）參考系？
- 不同物種在感知與檢索期間的神經(jīng)活動(dòng)差異如何？人類(lèi)是否如神經(jīng)解剖學(xué)預(yù)測(cè)的那樣，表現(xiàn)出最大的感知-檢索差異？
- 記憶形成的最佳壓縮水平是什么？過(guò)度壓縮是否導(dǎo)致記憶模糊化（僅保留概要），而壓縮不足是否造成記憶碎片化（部分細(xì)節(jié)異常清晰，其余缺失）？這是否與創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙（PTSD）中創(chuàng)傷記憶異常鮮明而周?chē)?xì)節(jié)模糊的現(xiàn)象相關(guān)？
- 振蕩功率（power）與頻率（frequency）對(duì)維度轉(zhuǎn)換的相對(duì)重要性如何？?jī)H增加功率（不改變頻率）能否實(shí)現(xiàn)維度壓縮，還是需要兩者協(xié)同作用？
- 能否利用深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)量化編碼圖像的相關(guān)維度數(shù)，進(jìn)而評(píng)估大腦在編碼、存儲(chǔ)和檢索中執(zhí)行維度轉(zhuǎn)換的能力？
原文鏈接：
https://www.cell.com/trends/cognitive-sciences/fulltext/S1364-6613(25)00021-X
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