摘要
我们不断地与世界互动。然而，我们经历的记忆是作为单独的事件存储的。例如，当我们去公路旅行时，我们不记得每一秒都发生了什么。相反，我们只记得旅行中一些特别的时刻或事件，比如围着篝火跳舞。当我们与世界互动时，我们的大脑会不断提取值得纪念的事件，并根据它们的相关性来组织这些事件。这个过程就像把公路旅行的照片放在电脑的不同文件夹里，这样我们以后就可以高效准确地检索这些记忆。大脑是如何创造这些难忘的事件的?在本文中，您将了解大脑中帮助实现这一非凡壮举的两组神经元。您还将了解这些神经元的激活如何影响记忆的形成和检索。
大脑将我们的经历分成不同的事件
想象一个典型的上学日。你参加数学、科学和语言课程。你能记住每个老师说的每一句话吗?可能不会。但你几乎肯定会记住每节课的一些内容。也许是一个数学方程，一个令人费解的科学观察，一个新的语法规则，甚至是一个同学在课堂上给你讲的笑话。当你回到家，你的妈妈或爸爸问起你在学校的一天，你会如何描述它?你会按照你经历的特定顺序告诉他们你一天中所有的细节吗?可能不会。事实上，你可能很难记住这个新笑话是在科学课之前还是之后发生的。 This is because we extract only the important moments or events from what we experience and store them in memory [1］.
很难在不同的情况下找回记忆事件上下文比如数学课上发生的事情和科学课上发生的事情。这与众所周知的“门口”效应有关[2在这种情况下，当一个人穿过门口进入另一个房间时，他对一个房间里发生的事情的记忆就会下降。这种从一种情况或背景到另一种情况或背景的过渡称为“过渡”环境的转变．你是否有过这样的经历:带着目标走进一个房间，但一进去就忘了目的是什么?如果是这样，你就经历了“门口”效应。所以，语境变化标志着一个事件的开始和结束，换句话说，就是事件边界．我们的大脑是如何检测事件边界的?
大脑中的神经元标记事件边界
大脑是由叫做神经元传递和处理来自外部世界的信息(欲了解更多关于大脑如何与身体交流的信息，请参阅这是《青年思想前沿》的文章)。把神经元想象成存在于两种状态中的一种:激活或不活跃。神经元可以随时在这两种状态之间切换。20名患有一种名为耐药性癫痫的脑部疾病的患者自愿参加了我们的研究(有关癫痫的更多信息，请参阅这是《青年思想前沿》的文章)。这些病人有测量装置叫做电极植入不同的大脑区域，以诊断癫痫发作来自大脑的哪个部分。在我们的研究中，我们也可以使用这些电极来“监听”大脑，以了解我们的大脑是如何检测事件边界的。当电极附近的神经元活跃时，我们看到小的上升(三角形)图1)，在我们从大脑神经元记录的信号中。
- 图1 -如果将电极(针状装置)植入大脑，我们可以测量电极旁边神经元的信号。
- 三角形标记了由于神经元激活而测量到的信号的“上升”。
当我们监测他们的神经信号时，参与者做了一个记忆实验(图2)。他们观看了90个包含不同边界的无声视频片段。剪辑与没有边界包含连续镜头，未经任何编辑。带有软边界和硬边界的剪辑都包含场景过渡，就像你可能在电影中看到的场景之间的过渡一样。软边界切到一个相关的场景，但是硬边界切换到一个完全不相关的场景。例如，一个人烧烤的场景从侧面视图切换到背面视图是软边界，而从煮咖啡切换到折叠伞的场景是硬边界(图2一个)。
- 图2 -(一)在我们的记忆实验中，参与者观看了一系列无声的视频片段，这些视频片段要么没有边界，要么有软边界，要么有硬边界。
- 总共有90个片段，每个类别30个。(B)休息5分钟后，参与者进行场景识别任务。研究人员向他们展示了单个画面，并要求他们判断每个画面是“旧的”(从观看过的片段中看到)还是“新的”(在观看过的片段中没有看到)。(C)最后，参与者完成了一个时间分辨任务。研究人员向他们展示了成对的画面，并询问他们在观看的片段中首先出现的是哪一帧。
在观看视频片段时，大脑是否意识到这些不同的界限?当然!我们发现两组神经元帮助识别不同类型的事件边界(图3一)。边界的神经元当参与者观看软边界和硬边界的视频剪辑时，激活了很多事件的神经元只有在严格的界限下才会被激活。这两种类型的神经元主要位于海马体这是大脑中负责产生新记忆的区域。
- 图3 -(一)在视频观看过程中，边界神经元在软边界和硬边界后都被激活。
- 事件神经元只有在硬边界之后才会被激活(图中越多的神经元表示越活跃)。(B)更多的边界神经元在事件边界后的激活导致更好的场景识别记忆。(C)少在硬边界处激活事件神经元导致更好的时间顺序记忆。
神经元对事件边界的反应预测记忆
神经元对事件边界的反应如何形成记忆?为了回答这个问题，让我们看看记忆游戏的第二部分(图2 b，C)。在看完所有90个片段后，我们用两种不同的方式测试了参与者对每个片段的记忆。场景识别任务有助于评估参与者对片段内容的识别程度。研究人员向参与者展示了其中一段视频中的一幅画面。他们被要求按下按钮，并决定他们是否见过这个框架(“旧”)或没有(“新”)。第二个测试是时间辨别任务，我们测试参与者是否能回忆起他们看过的视频中帧的正确顺序。参与者在屏幕上看到并排的两幅画面，一幅来自事件边界之前，另一幅来自事件边界之后。他们被要求选择在原始剪辑中较早出现的画面。
对于场景识别任务，我们发现参与者更善于识别事件边界后不久呈现的帧。相比之下，远离事件边界的帧记忆不太好。这表明，大脑在遇到事件边界后不久就会进行心理“快照”。在时间分辨任务中，当画面被硬边界分开时，参与者更难决定哪一帧先发生。这类似于上面讨论的“门口”效应。
将我们的研究结果结合起来，我们发现事件边界的神经激活预测了参与者对片段的记忆有多好。对于给定的片段，如果边界神经元在软边界和硬边界处激活很多，参与者更有可能记住他们是否看过片段中的帧(图3 b)。与此同时，如果事件神经元在硬边界处激活较少，参与者更有可能记住他们观看的片段中的帧顺序(图3 c)。严格的界限有助于建立对事件本身的记忆，但却使人们难以记住事件发生的顺序。
为什么这很重要?
在这项研究中，我们使用视频片段来模拟现实生活中的经历，并研究人类大脑是如何形成和检索记忆的。我们发现事件边界塑造了我们的记忆。在事件边界之后发生的事情的识别记忆会得到增强，而对事件顺序的记忆会因为硬边界而减弱。我们确定了标记事件边界的两组神经元。边界神经元在软边界和硬边界都有激活，而事件神经元只对硬边界有响应。
这些发现证明了大脑神经元是如何帮助将连续的经历分解成单个事件的——这是人类记忆的一个基本但神秘的方面。我们观察到的效果在未来有潜在的应用。例如，增强边界神经元和事件神经元的激活可能会帮助那些难以发现事件边界或记住事件顺序的记忆障碍患者。我们的发现也引发了许多有趣的问题。边界神经元和事件神经元能否从音频信号(例如播客)中标记事件边界?大脑中发生了什么来激活边界神经元和事件神经元?为什么大脑会关心事件边界?我们希望像你们这样的年轻科学家将来能帮助我们回答所有这些问题。
致谢
作者希望感谢雪松-西奈医学中心和多伦多西部医院的医疗团队对神经记录的支持。我们对所有参与者及其家属的努力表示感谢。本研究由美国国立卫生研究院(U01NS103792, U01NS117839, K99NS126233)和美国国家科学基金(1231216)资助。
术语表
上下文：↑事件的背景，包括发生了什么，发生在哪里，何时发生。
环境的转变：↑事件设置的更改，包括切换到不同的主题、位置和主题。
事件边界：↑从一个事件切换到另一个事件的时刻。
神经元：↑接收来自外部世界的感觉信息并与其他神经元和身体进行交流的脑细胞。
电极：↑一种可以记录神经元电活动的装置。
边界的神经元：↑神经元在视频片段的软边界和硬边界处被大量激活。
事件的神经元：↑神经元在视频片段的硬边界处被大量激活。
海马体：↑大脑深处海马形状的区域，对记忆至关重要。这个名字来源于希腊语:“hippos”意为“马”，“kampos”意为“海怪”。
利益冲突
作者声明，这项研究是在没有任何商业或财务关系的情况下进行的，这可能被解释为潜在的利益冲突。
原始来源文章
↑郑，J, Schjetnan, A. G.， Yebra, M.， Gomes, B. A.， Mosher, C. P, Kalia, s.k.等。2022。神经元检测认知边界来构建人类的情景记忆。Nat。>。25:358 - 68。doi: 10.1038 / s41593 - 022 - 01020 - w
参考文献
[1]↑Radvansky, g.a.和Zacks, j.m. 2014。事件的认知．牛津大学出版社。doi: 10.1093 / acprof: oso / 9780199898138.001.0001
［2］↑Radvansky, g.a和Copeland, d.e. 2006。走过门道会导致遗忘:情境模型和体验空间。Mem。Cogn。34:1150-6。doi: 10.3758 / BF03193261