當必須利用有限資源來(lái)記住多個(gè)事物時(shí)，我們的大腦中究竟發(fā)生了什么。

一項發(fā)表于《Science Advances》的新研究首次揭示了大腦“優(yōu)先級”的工作機制。研究發(fā)現，大腦的兩個(gè)部分會(huì )協(xié)同工作，以確保在一個(gè)人在記憶中處理多個(gè)信息時(shí)，將更多的記憶資源分配給優(yōu)先項。

這項研究涉及人們記憶空間位置的能力。想象一下，在一個(gè)雜亂無(wú)章的書(shū)架上看到兩本書(shū)。如果幾秒鐘后你回到書(shū)架，如何才能記住它們的位置？

“這就是工作記憶的功能，它在大腦中暫時(shí)存儲信息，幫助我們處理并決定如何應對這些信息，”研究的首席作者、俄亥俄州立大學(xué)心理學(xué)助理教授 Hsin-Hung Li表示。

Hsin-Hung Li教授和他的團隊觀(guān)察了人們在試圖記住兩個(gè)物品位置時(shí)的大腦活動(dòng)。“當你試圖記住多個(gè)事物時(shí)，通常一個(gè)項目會(huì )比另一個(gè)更重要，”Hsin-Hung Li教授指出，“我們發(fā)現，更重要的項目在大腦中更精確地表示，而較小的項目的分辨率較低。”

在書(shū)架的例子中，你可能能夠準確記住某本重要書(shū)籍在特定書(shū)架上的位置，但對于次要書(shū)籍，你可能只能模糊地記得它在書(shū)架的左上角某個(gè)地方。

在這項研究中，參與者接受了fMRI掃描，同時(shí)觀(guān)察屏幕。屏幕上出現兩個(gè)點(diǎn)，參與者需要記住它們在屏幕上的位置。研究人員告知參與者，記住出現在某個(gè)區域的點(diǎn)更為重要，這被視為高優(yōu)先級項目。

這兩個(gè)點(diǎn)在屏幕上同時(shí)出現，僅持續半秒。十二秒后，參與者被詢(xún)問(wèn)其中一個(gè)點(diǎn)的位置。通常，他們會(huì )被問(wèn)到高優(yōu)先級點(diǎn)的位置，但大約30%的時(shí)間，他們被詢(xún)問(wèn)的是低優(yōu)先級點(diǎn)的位置。

研究人員發(fā)現，當參與者試圖記住這些點(diǎn)的位置時(shí)，視皮層中有活動(dòng)產(chǎn)生。高優(yōu)先級點(diǎn)的表示更加精確，而低優(yōu)先級點(diǎn)則表現得較為粗糙，分辨率較低。

這一大腦策略是有效的。后來(lái)，當參與者指認他們在屏幕上看到的點(diǎn)的位置時(shí)，他們通常將高優(yōu)先級點(diǎn)標記得更接近實(shí)際位置，而低優(yōu)先級點(diǎn)則相對較遠。

研究人員在分析fMRI掃描時(shí)發(fā)現，前額葉皮層與視皮層之間存在信號傳遞，指示應為記住每個(gè)點(diǎn)的位置分配多少資源。

“在有限的記憶資源下，前額葉皮層決定哪個(gè)點(diǎn)應獲得更多資源，從而使其被更精確地記住，”Li教授解釋道。

這一發(fā)現的意義在于，神經(jīng)科學(xué)家們一直在探討大腦前額葉皮層或視皮層的工作記憶。“我們的研究發(fā)現，兩者都有各自的作用。視皮層負責創(chuàng )建參與者試圖記住的兩個(gè)點(diǎn)的視覺(jué)表示，”Li教室表示。“而前額葉皮層則在做出資源分配的決策，決定哪個(gè)點(diǎn)應獲得更多的工作記憶資源，哪個(gè)則應獲得更少。”

這項研究的另一獨特之處在于，研究人員解碼了參與者在單次試驗中同時(shí)觀(guān)察兩個(gè)不同事物時(shí)的大腦活動(dòng)，這在以往的研究中很少做到。

“這項研究為理解人腦多任務(wù)處理提供了關(guān)鍵模型，”Li教授表示，“未來(lái)或可應用于智能系統的資源分配算法設計，甚至幫助開(kāi)發(fā)更高效的腦機接口技術(shù)。”

期刊：Science Advances

DOI：10.1126/sciadv.adr8015