重新整合 —— 生命的痕迹 | Reconsolidation

Created
Oct 14, 2021 1:07 AM
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大脑中的学习

在本页中,我使用简化的点和连接器模型描述和说明了学习过程。这里使用了一个类似的模型(下面的图片)来理解创建和使用内存跟踪所涉及的基本过程。这些点代表神经元,连接点代表突触。灰色代表非活动状态,颜色代表活动状态。这些形状是记忆表征和它们之间的路径的高度简化模型。我们探索记忆“生命”的四个阶段:

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记忆处理的四个关键阶段

Encoding

编码是大脑处理来自环境的信息的阶段。例如,当你第一次听到一个新单词。大脑中的神经元被激活来感知和处理刺激(由橙色小点表示)。传入的信息不是自己处理的,而是在我们已知的其他概念(绿松石形状)的上下文中处理的。我们用我们已经熟悉的概念来解释这个新概念的含义,就像这里解释的那样。

Consolidation

巩固阶段是我们在编码稳定时考虑的问题。这意味着在新表示(橙色)和新知识及现有知识(青绿色)的活跃组件之间形成了联系。那些同时活跃并且有意义联系的表现形式更有可能进行巩固(参考丹尼尔 · 威林汉姆的观点: “记忆是思想的残余”(1)例如这里讨论的)。巩固依赖于生物过程,这个过程需要几个小时甚至几天,并且通过睡眠进一步加强(2,3)。

Storage

巩固后,记忆痕迹被认为是稳定和存储的: 连接形成,他们处于非活动状态(灰色) ,并可能在未来重新激活后提取。

Retrieval

提取的过程始于内部或外部线索,这触发了激活神经表征的“联想链式反应”。最终我们可能会得到一个被认为是目标的概念,或者不是。无论如何,这是一个费力的多阶段过程,关键取决于现有的联系(哪条路径可能导致追求的概念)和它们的强度(弱联系可能不会激活另一个)。因此,通过理解或“创造意义”并付诸实践来建立这些联想途径的价值就在于此。

提取完成,然后呢?

当我们从记忆中检索并使用某些信息时,可能会出现新的信息: 它可能是一个问题的答案、附加信息,甚至仅仅是确认我们所检索到的信息是正确的、相关的或有帮助的,或者可能不是... ... 换句话说,我们正在编码与刚刚检索到的先前知识相关的新信息(橙色)。这个新的综合体可以储存起来供我们将来使用。

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记忆轨迹的命运

向原始跟踪添加信息是考虑更新记忆的一种方法,但是我们应该问: 原始跟踪会发生什么?如果我们同意这种表现(绿松石)是一种生物实体,依赖于它首次形成后的生物巩固过程,那么它在进一步激活后的命运是什么?

一个普遍的观点认为,记忆在创建之后是稳定和固定的: 我们可以检索和使用它,添加到它,一般来说,一旦创建的记忆是我们可以使用的。几十年来,大多数神经科学家都持有类似的观点,而且大量的注意力都投入到对巩固的生物学机制的理解上。

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然而,一系列的发现转移了这个焦点: 1968年的一个初步发现,在2000年重新引起人们的兴趣之前,基本上没有引起人们的注意。这个发现证明了老鼠已经巩固的恐惧记忆在被提取后会恢复到不稳定的状态,并且再次依赖于巩固的生物机制。重要的是,当这个过程被生物性破坏时,记忆就变得无法恢复了!这个实验以及随后的其他实验证明了再巩固现象: 记忆痕迹经过编码和巩固后,在提取时再次激活后再次具有延展性,并再次依赖于生物再巩固以实现长期稳定。

记忆轨迹的生命周期

这些发现将重点从视编码为巩固和长期稳定的唯一机会转移到认识到激活是关键事件(6)。当记忆被激活时,它们可能会被重新巩固。让我们按照右边的图(基于6)进行总结: 编码之后(左,后) ,新的记忆跟踪可能通过整合过程稳定下来,并以非活动的形式长期存储。当它通过检索重新激活时,现有跟踪将不稳定,并可能受到重新整合。值得注意的是,任何被激活的内存,不仅仅是目标内存,在理论上都容易被修改。这种关于记忆稳定和重新稳定的新思维方式为新的问题和研究方向开辟了新的领域。

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可能的影响是什么

进行了许多实验以进一步了解这一过程、基本的生物学机制和再巩固发生的条件。这些积累的信息有助于理解在不同的生活环境中如何巩固和重新巩固记忆,这些环境中的记忆被更新、改变,甚至被擦除或减弱:

  1. 减轻不适应性记忆——在恐惧症和创伤后应激障碍等情况下,我们如何利用这种现象来减少扰乱记忆或行为模式的影响?这是一个很有前途的发展中的研究途径,为非侵入性治疗提供了一些实际的机会。
  2. 目击者证词中的记忆更新——记忆是如何随着每一个证词而改变的,它们是如何受到讯问和暗示的影响的(8) ?目击者证词的潜在不可靠性现在已经为人所知,因此,数百名被目击者证词错误定罪的囚犯,有时在几年后,由于 DNA 证据而被宣告无罪。
  3. 更新和提高记忆效率——如果我们能够理解在提取之后记忆被重新整合的条件,我们就可以利用这些概念来设计更有效的学习和具体的练习活动。

在接下来的部分中,我们将重点放在最后一点上,并探讨人类受试者的重新合并已知的情况,以及我们可以将什么样的见解带入教育背景?

人类的再巩固

再巩固过程对于日常记忆的可能影响是巨大的,但是由于大多数研究都是用侵入性方法的动物模型进行的,所以理解在人类中使用行为(非侵入性)方法的研究是很重要的。我希望在此回顾一项开创性的研究,阿尔穆特 · 胡普巴赫和她的杰出同事们(10)。

在这项研究中,两组中的24名参与者依次面对20个真实物体,并被要求记住它们。重复这个过程,直到参与者能够记住大部分的物体。两天后,20个新的物体同时呈现给参与者(不同的程序) ,他们被要求研究这些物体,重复这个程序,直到他们记住大部分。两组之间的区别在于,一组被称为提醒组的参与者被要求在学习新项目之前回忆两天前的程序(但不是特定的物体)。另一组,无提醒组,没有收到任何提醒。两天后,两组被试被要求尽可能多地回忆第一个列表中的物品。你可以看到下面的程序和结果的说明。

结果

首先要注意的是,从列表 a (周五的绿松石方块)中正确回忆的项目数量没有差异。然而,提醒小组错误地从列表 b (周五的橙色方块)中召回了更多的项目,这些项目被标记为“入侵”,因为这不是参与者被要求记住的内容。这表明,在学习之前的微妙提醒,在学习新的记忆之前重新激活了现有的记忆痕迹,扭曲或更新了原来的痕迹,增加了新学到的信息。

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这是再巩固么?

再巩固是一个需要时间的生物学过程(关键阶段需要几个小时,夜间睡眠很重要,因此24小时可以被认为是长期的) ,所以为了声称这种现象符合再巩固假设,研究这种现象的时间表是很重要的。在另一个实验中,作者重复了这个过程,但是在学习了第二个对象列表之后(星期三,而不是星期五)就引入了这个测试,在这种情况下,入侵的次数没有差别(两组的入侵率都很低,请参阅原始研究以便进一步分析、结果和讨论)。

结论和应用

这个实验证明了人类陈述性学习中的重新巩固效应,特别是它严重依赖于两个组成部分:

  • 重新激活(Reactivation)现有的轨迹,尤其是在学习新东西之前
  • 足够长的时间(Enough time has passed),以更新的形式和老的痕迹融合

这些结果是神经科学,认知科学和教育之间的交叉点的一个例子,我们可以理解同样的现象跨越不同的调查水平: 从生物水平一直到课堂。这些发现突出了在教授新的相关信息之前激活先前知识的重要性。这一点可能会被忽视或者被认为是理所当然的,但是我们还有另外一个解释,为什么保证每个学生在学习新的东西之前都会积极地检索他们以前的知识是很重要的。然后,我们需要确保新知识和先前知识之间有明确和有意义的联系(正如这里所解释的)。这里强调的下一点是,在试图验证学习确实发生之前,我们应该留出时间进行整合。这符合应用间隔时间表的修订和实践。此外,这可能表明休息和睡眠对记忆巩固和重新巩固的重要性。