熟能生巧：记忆练习效应的神经机制及应用

学习与记忆是智力的核心。记忆最基本的规律是"熟能生巧"，但不同练习方法的效率存在巨大差异。揭示记忆练习效应的本质规律，开发有效的学习方法，是提高人类学习效率、开发人脑潜能的根本途径。100多年的记忆研究尚无法有效满足这个重大现实需求，在研究思路和技术上也需重大突破。通过功能磁共振成像（fMRI）和表征相似性分析技术，申请人率先揭示了"神经活动模式重现"在记忆中的作用(Science, 2010)，在记忆练习效应的神经机制研领域取得重大进展。本项目将采用常规fMRI、海马高清fMRI和EEG技术以及改进的模式分析方法，设计和开展系列实验研究，进一步发展"神经激活模式重现"假设，并揭示其增强记忆的机制。以此建立和完善记忆练习效应的综合理论模型，实现对记忆效果的早期预测，并在自然条件下的阅读训练中进行检验。研究将为学习和记忆的神经机制这一重大基础前沿领域做出重要贡献，并对学习和教育提供重要启示。

“孰能生巧”是学习和记忆的基本规律，但重复练习促进学习的认知和神经机制尚不清楚。 本项目旨在围绕“神经激活模式重现”假说揭示记忆练习效应的本质规律，为学习和记忆的神经机制这一基础前沿领域做出贡献，并在此基础上开发有效的阅读训练方案，提升学习效率。.项目取得如下重要进展：在理论上，我们围绕“神经激活模式再现”假说的展开了深入的研究，包括（1）揭示了大脑时空激活模式与记忆的关系；（2）揭示大脑跨阶段和跨脑区“神经激活模式再现”的特征，以及编码和提取阶段激活模式的差异；（3）揭示了影响“神经激活模式再现”的重要脑区，包括额顶注意控制区域和海马子区域等；（4）探讨了促进“神经激活模式再现”的有效方法，包括无损脑刺激技术和心理行为技术。这些发现进一步深化和拓展了““神经激活模式再现”理论。在方法上，我们（1）首次发展了基于脑电时空信号的时空活动模式分析技术；（2）在特征提取和数据降维技术上实现了突破，并进一步完善了多元模式识别（MVPA）技术；（3）发展和完善了通过学习过程中大脑激活模式预测随后记忆效果的有效方法，并提高预测的精度。在应用上，我们（1）揭示了一系列预测个体阅读能力差异的神经指标；（2）在人工语言训练的基础上发展了一套阅读能力训练的方案，并比较了不同训练方法在效率上差异及其神经机制；（3）揭示了不同语言经验背景对阅读能力训练影响的记忆神经基础；（4）发展了基于无损脑刺激技术的语言学习困难干预方案；（5）综合上述结果开了开发出有效的阅读训练方案，并在10余所中小学开展了学习能力训练的实验，检验了训练方案的可行性。.我们总共发表了40篇文章，包括38篇英文SCI论文和1篇中文综述文章。其中包括在PNAS（1, IF: 10.825），Current Biology（1, IF: 9.733），Journal of Neuroscience（5，IF: 6.780）， Cerebral Cortex（2, IF: 7.881）， NeuroImage（7, IF: 6.797）, IEEE Transactions on Cybernetics（1, IF: 4.943）等JCR 1区论文17篇。组办两次国际会议和一次脑成像高级数据分析培训班。