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Cell深入研究人类的“经验之谈”

  当我们面对一个新事物或新体验,且对关于它的知识储备信息量很少时,我们特别善于利用过去的经验概括以做出广泛的假设。

  近日,在一项新的研究中,来自英国牛津大学、伦敦大学学院(UCL)和DeepMind的科学家团队研究了这些抽象的知识是如何影响我们对待新事物或新体验的。该研究近日已发表在《Cell》上。

  人们认为,做出这些推论依赖于我们日常生活中在头脑中创建的世界模型,这些模型使用相同的神经机制(和脑细胞)帮助我们理解相对于其他物体和方位。

  虽然这些脑细胞主要负责编码我们当前的信息,但它们也会自发地回忆过去的记忆,并探索新的可能性。这一现象被称为“重放(Replay)”。

  在该研究中,研究人员训练参与者完成一项任务,定义日常物品的顺序,然后以打乱的顺序呈现一组新的熟悉物品。在此过程中,他们应用MEG神经成像技术来映射参与者的大脑活动。

  研究人员观察到,新物品在随后的休息期间被重新激活。这些“重放”事件发生的速度比他们实际经历的要快得多。

  当大脑在练习间隙休息时,人类“重放”事件发生,并且在做出正确选择的奖励被给予后,逆转方向。

  研究结果还表明,人类的“重放”会根据学习到的知识自发地重新组织经验。并自发地重新排序,以将过去的知识与当前的经验相结合。值得注意的是,重放并不是简单地概括视觉体验,而是遵循学习抽象知识所暗示的顺序。

  该研究通讯作者、牛津大学Nuffield临床神经科学系Timothy Behrens教授说:“重放事件的顺序与它们被看到的顺序不同,这对大脑来说是一个复杂的跳跃。人类智力的一个显著特征是能在稀疏的观察基础上做出强有力的推论。例如,如果你注意到你丈夫的钱包在厨房的桌子上,你马上就知道他更可能在花园里而不是在酒吧。我们完全不知道这样的推断是如何在我们的大脑中进行的,但我们的研究表明,‘重放’起着重要的作用。我们能利用已有的知识对事件进行重新排序,这使我们的体验可以无序地采样,并在以后灵活地重新配置。”

  他们还发现重放是因式分解的,即事件不同方面的多重表示被同时重放,并且这些不同的表示可以重新组合以产生新事件。

  这一点很重要,因为分解表示是概括知识的一种强大手段。

  该研究第一作者、UCL计算精神病学与老龄化研究中心和惠康人类神经成像中心的博士生Yunzhe Liu说:“通过因式表征,个人经验可以被分解成多个部分,这些部分可以以多种方式有效地重组,这有可能极大地改善学习。因式重放提供了强大的计算效率,可能有助于在一系列广泛的认知任务中进行推断和归纳。”

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