挂牵并不是单一的科学谜题，而是许多谜题的同一。神经科学家和心情学家如故相识到，咱们大脑中存在多样类型的挂牵：干系畴前的情节挂牵（episodic memory），干系事实的语义挂牵（semantic memory），短期挂牵（short-term memory）和长久挂牵（long-term memory）等等。这些挂牵世俗具有不同特征，甚而似乎位于大脑的不同位置。但是，一直以来咱们都不了了，究竟是什么特征决定了挂牵的分类方式，以及为什么挂牵应该被如斯分类。

现时，一个新的表面，依托使用东说念主工神经收集的诸多实验提议，大脑可能和会过评估其在未来四肢率领的可能性来对挂牵进行分类。具体来说，该表面以为，许多对于可瞻望事物的挂牵，从事实到灵验的类似性履历——比如每天早餐世俗吃什么或步行上班的履历等——都被保存在大脑的新皮质中，来对这个天下的履历进行泛化（generalization）。而那些可能不太灵验的挂牵——比如在某个约聚上喝的那杯独到饮料的滋味——则被保存在神情如海马的挂牵库，即海马（hippocampus）中。字据挂牵是否灵验以及是否具有概述性将其分类，这可能会优化挂牵的可靠性，匡助咱们应答新情境。

这项新表面的作家是来自霍华德·休斯医学继续所的珍利亚继续园区的神经科学家孙伟南（音译，Weinan Sun）和詹姆斯·菲茨杰拉德（James Fitzgerald），来自伦敦大学学院的安德鲁·萨克斯（Andrew Saxe），以及他们的共事们。

这项继续的其中三位共同作家：（从左到右）神经科学家纳尔逊·斯普拉斯顿（Nelson Spruston）、孙伟南（音译）和詹姆斯·菲茨杰拉德。相片拍摄于休斯医学继续所的珍利亚继续园区。

—

Megan Zipperer/HHMI Janelia Research Campus

他们在最近发表于《当然-神经科学》的一篇论文中描摹了这一表面。该继续更新并膨大了已缔造的不雅点，即大脑有两个相互干系、互为补充的学习系统：海马和新皮质，前者谨慎速即编码新信息，后者谨慎迟缓将新信息整合以进行长久存储。

Sun， W.， Advani， M.， Spruston， N. et al. Organizing memories for generalization in complementary learning systems. Nat Neurosci 26， 1438–1448 (2023). https://doi.org/10.1038/s41593-023-01382-9

斯坦福大学的阐明神经科学家詹姆斯·麦克莱兰（James McClelland）是互补学习系统*（complementary learning system）表面的首创者，他并莫得参与这项新继续。他评证实，这个新表面“波及到了（挂牵的）泛化”，这是他的小组在1990年代中期提议互补学习系统时所莫得研讨到的。

*

译

12月9日讯 今日NBA常规赛，尼克斯客场挑战凯尔特人。

者

注

互补学习系统（complementary learning system）的见识发轫由詹姆斯·麦克莱兰等东说念主提议，他们以为大脑中存在两个孤独且互补的学习系统。其中，海马系统在学习和挂牵中饰演多重变装，谨慎快速学习和新信息的速即获取，造成短期或临时挂牵。同期，海马对于造成特定事件或履历的挂牵（景况挂牵）至关首要。然则，这些挂牵会跟着技巧渐渐动荡到新皮层系统。新皮层系统随后会以更牢固的方式储存这些信息，造成长久挂牵。从海马向新皮层的信息动荡经过被称为系统巩固（system consolidation）。该表面解释了大脑若何衡量对新信息的快速学习和对信息的长久牢固存储的需求，并阐扬了大脑若何存储和检索不同类型信息。

这项最新继续是在互补学习系统和东说念主工神经收集表面的基础上，提议了系统巩固的要求——优化泛化原则。也就是说，当挂牵有助于从特定情节中推导出法令性以用于新环境时，才和会过系统巩固将信息存入新皮质系统。当挂牵不具有概述性，如前文所述的一杯滋味独到的饮品（特定造就），则会长久存储于海马系统。

https://psycnet.apa.org/record/1995-42327-001

至少从20世纪50年代初启动，科学家就相识到挂牵的造成有不同阶段。这部分源于对一位名为亨利·莫莱森（Henry Molaison）的患者的继续——几十年来，这名患者仅仅以H.M.的缩写为东说念主所知。由于他患有难以畛域的癫痫症，而这种发作源于他的海马，因此为了治愈他的症状，外科医师切除了其海马的大部分结构。术后，他在绝大多数方面都阐扬得很是宽泛：词汇智力好意思满；他保留了童年挂牵，还记获胜术前的好多活命细节。然则，他老是会健忘热诚他的照管。在热诚他的十年里，这名照管每天早上都要重新先容我方，因为他都备丧失了创造新的长久挂牵的智力*。

*

译

者

注

这种病症被称为顺行性淡忘症（anterograde amnesia）。

莫莱森的症状匡助科学家发现，新的挂牵率先在海马中造成，然后再渐渐动荡到新皮质中。曾有一段技巧，东说念主们广泛以为这种情况对总共牢固性挂牵都适用。然则，当继续东说念主员启动看到有越来越多的实例评释，长久挂牵也依赖海马时，他们就明白，显明事情另有蹊跷。

为了瓦解这种很是表象背后的原因，这篇论文的作家们转向了东说念主工神经收集，神秘顾客教程因为大脑中数百万交织在一齐的神经元的功能极其复杂艰深。萨克斯说，这些收集“大要呈现了盼愿化的生物神经元”，但比果真的神经元通俗得多。与活体神经元相似，这些东说念主工神经收集也有多层节点，这些节点招揽数据、经管数据，然后向收集的其他层级提供加权输出。正如神经元通过突触相互影响相似，东说念主工神经收麇集的节点也会字据来自其他节点的输入转机活动水平。

继续小组将三个具有不同功能的神经收集相连起来，配置了一个讨论框架，并称之为“老师-条记本-学生”模子*。老师收集代表生物体可能身处的环境，提供造就的输入。条记本收集代表海马，能速即编码老师所提供每种造就的总共细节。学生收集通过查阅条记本中的纪录，从老师收麇集自我考试出不同模式。菲茨杰拉德说：“学生模子的宗旨是找到神经元（即节点），并学习神经元之间的相连，以重现这些神经元的活动模式。”

*

译

者

注

该模子对应的是深度学习中神经收集的组成：输入层、避讳层和输出层，每一层都有对应的神经收集。输入层谨慎招揽输入信号并将其传递至下一层。避讳层主要谨慎特征索要，通过不同的权重影响神经单位对输入信息的敏锐进度，使其偏向于某种识别模式。输出层谨慎对接避讳层，输出效果。

通过反复回放条记本收麇集的挂牵，学生收集可以在对诞妄的阅兵中造成一种通用模式。但继续东说念主员还防御到了一个例外：若是学生禁受了太多不可瞻望的挂牵，即偏离其他挂牵太多的噪声信号，就会镌汰学生学习通用模式的智力。

孙伟南（音译）暗意，从逻辑上讲，“这其实很合理”。他解释说，联想一下在家收到快递的景况：若是快递里装的是对未来灵验的东西，“比如咖啡杯和盘子”，那么将其拿进家里并永恒保留是很合理的。但若是快递里装的是万圣节派对用的蜘蛛侠服装或一份促销手册，那就莫得必要因为这些东西把家里弄得一团糟。咱们可以将这些物品单独存放或扔掉。

这项继续提供了东说念主工智能系统与大脑模子之间真谛的交织。萨克斯以为，在这个案例中，“东说念主工系统的表面为想考大脑挂牵提供了一些新的见识性想路”。

伦敦大学学院的安德鲁·萨克斯是这项新继续的共同作家之一。他指出，他们的这项继续是基于东说念主工神经收集的见识性案例，有助于更好地了解生物大脑的运作方式。

—

Elizaveta Fouksman

比如说，（这个表面）与讨论机面部识别系统的责任旨趣相似。系管辖先会辅导用户从不同角度上传我方的高清相片。字据这些相片，神经收集内的相连就可以大要勉强出这张脸在不同角度和颜料下的景色。但若是上传的相片中“有一又友乱入的话，那么系统就无法从你和你的一又友的脸部特征中，识别出可瞻望的面部映射”，菲茨杰拉德解释说念。（因为）这会碎裂神经收集的泛化智力，并使系统无法精准识别宽泛边幅。

这些图像会激活特定的输入神经元，然后在收集流动中转机相连权重。跟着图像数目的加多，模子会进一方法整节点之间的相连权重，从而减少输出弊端。

但一段履历不寻常况且无法被泛化，并不料味着咱们就要松手、忘却它。相背，记取特地的履历可能很是首要。这可能就是为什么大脑会把挂牵分类，并储存在不同地点，其中新皮质谨慎可靠的泛化性挂牵，而海马则谨慎例外情况。

- Kristina Armitage-

麦克莱兰暗意，这方面的继续让东说念主们相识到“东说念主类挂牵的易错性”。挂牵的资源是有限的，因此生物必须作出妥洽来充分运用有限的资源。即等于海马也不成完好意思纪录多样各类的履历。每次回忆时，收集的相连权重都会发生变化，从而导致挂牵元素更趋于平均。麦克莱兰说，这就激励了干系“若何保证目睹证东说念主在不受偏见和反复追问的影响下提供证词”的参议。

这个模子还可能为更基本的问题提供新观点。神经科学家詹姆斯·安东尼（James Antony）提议，“咱们若何配置可靠的学问以作念出聪慧的有缱绻？”他来自加利福尼亚理工州立大学，并莫得参与这项继续。总之，这项继续告诉咱们，要作念出可靠瞻望，评估挂牵是否可靠很首要——无数噪声数据对于考试东说念主工智能模子是不适用的，无数不可靠的信息对于考试东说念主类概况亦然如斯。

作家：Saugat Bolakhe

译者：小方不方 | 审校：闲适虫

排版：绒球兔纸 |封面：Jack Daly

原文：

https://www.quantamagazine.org/the-usefulness-of-a-memory-guides-where-the-brain-saves-it-20230830/

微信又改版了，不是常读或星方向公众号，图文推送不再流露封面啦。为取得更好的体验，以及可以过任何一条详尽推送，跪求心爱咱们的小伙伴标一个“星标”，这么智力实时收到咱们的优质实验。如有转载需要，可平精练捷转载；或在后台复兴“转载”重庆调查公司，添加bot微信即可，但暂不扶直转载到微信外其他平台哦。