学习方式和先前经验对记忆巩固的影响及其神经机制

Memory is one of the important cognitive functions for human beings. To maintain a stable memory trace, memory consolidation is a critical process. Memory consolidation depends on the interaction between the hippocampus and extra-hippocampal systems, but how their interactions change over time remains intensive debates. In recent years, researchers have found that memory consolidation is modulated by learning mode and prior knowledge (e.g., pre-existing schematic knowledge and exposure experience). The non-hippocampal regions are activated when subjects learn material by distributed mode, when they have schematic knowledge or when they have some exposure experience. However, it is unclear to what extent these factors influence different stages of memory consolidation over time. This project will address these issues by adopting the functional imaging technique with normal volunteers as subjects. We will manipulate factors such as learning mode, schematic knowledge and exposure experience, and explore their effects on memory consolidation, mainly on the interaction between the hippocampus, the parahippocampal region and the prefrontal cortex. The project is significant to elucidate basic theoretical issue of how the information is retained in the brain. It is also helpful to shed light on how to rehabilitate memory functions and improve life quality for brain lesioned patients and aging population.

记忆是人类重要的认知功能，要形成稳定的长时记忆，记忆巩固是关键过程。记忆巩固依赖于海马和海马外系统的共同作用，但它们的活动如何随着时间推移动态变化，现有的研究存在相当大的争论。近年来的研究提示，记忆巩固受到多种因素的影响，当采用分散学习的方式，当学习与先前的知识系统相关的知识，当进行片断呈现时，都发现了海马外系统活动的增强。但是随着时间间隔的不同，这些因素对记忆巩固不同阶段的影响及其神经机制，还较少有深入的研究。本项目将围绕这一焦点问题，采用功能磁共振成像技术，以健康志愿者为被试，通过操纵被试进行集中或分散学习，被试形成一定的图式结构知识，或加入片断经验，系统研究这些因素如何影响记忆巩固的不同阶段，重点阐明海马系统和非海马记忆系统随时间变化的相互关系。这方面的研究不仅对于阐明知识在脑内的保持等学习记忆的基本问题有重要的理论意义，也为老年人和脑损伤后记忆障碍病人提供认知康复的理论依据。

本项目旨在阐明不同学习方式和先前经验对记忆巩固不同阶段的影响及其神经机制。我们采用行为、功能磁共振成像等技术，以健康志愿者和脑损伤病人为被试，通过操纵被试进行集中或分散学习，被试形成一定的图式结构知识，或加入片断经验，系统研究了这些因素如何影响记忆巩固的不同阶段，重点阐明海马系统和非海马记忆系统随时间变化的相互关系。结果表明，分散学习后引起了海马和前额叶的更强的激活，而且它们之间的联系增强。这一结果在1个月时表现更为明显。这提示，海马和前额叶共同参与了分散学习效应的记忆巩固过程。空间图式对情节记忆不同阶段的促进作用，均与增强海马前部和vmPFC的活动及相互联系有关。在巩固和提取中，海马与新皮层的联系在图式记忆表征的动态变化过程中起着重要作用。在记忆编码中，图式可以通过加强新皮层之间的直接联系，使新信息能更好地与之前的图式整合。当预呈现过程伴随着编码过程时，只有注意条件下的预呈现对于主旨和细节记忆的编码有促进作用。这些结果进一步阐明了知识在脑内的保持等学习记忆的基本问题，具有重要的理论意义，同时也为今后老年人和脑损伤后记忆障碍病人提供了认知康复的理论依据。