狂热的徒步旅行者知道要小心那些由三张小叶组成的叶子，如果它们在春季或秋季是红色的。世界各地的父母都知道就寝时间和与孩子的住房之间的不稳定关系。
徒步旅行者如何知道将叶子的颜色与季节联系起来以确定它是否是常春藤？父母如何知道将一天中的时间与孩子的兴奋程度联系起来，以确定就寝时间是否成功？就像铃响时巴甫洛夫的狗流涎一样，人们通过在周围环境和发生的事情之间建立联系，学会识别有毒植物或防止幼儿疲惫的泪水。
亚利桑那州立大学和斯坦福大学的研究人员分析了人类大脑活动的模式，发现海马体（这对记忆至关重要的大脑区域）在学习过程中形成联想方面的作用是未知的。该研究报告将于3月6日在《自然通讯》上发表。
坦普大学（Temple University）心理学助理教授，未参与该研究的Vishnu Murty说：“这项研究对于理解大脑的记忆系统如何促进学习和决策具有重要意义。“这些发现可以帮助我们了解人群中决策缺陷的复杂性，这些人群的注意力主要集中在记忆缺陷上，例如阿尔茨海默氏病，其他心理病理疾病和正常衰老。”
当人们学习时，他们会在功能之间建立关联，例如一天中的时间和蹒跚学步的心情，以预测结果，例如粗住房是否会以眼泪结束。
“这些协会对行为有很大影响，”伊恩·巴拉德（Ian Ballard）说，他最近在斯坦福大学获得了神经科学博士学位，并且是该论文的第一作者。“但是在现实世界中，对象或事件是由多个功能或功能组合定义的，我们想了解大脑如何在相似的功能配置上建立关联。”
为了揭示大脑如何处理在如此复杂的真实世界信息上建立关联的问题，研究团队着眼于一个看起来像蜗牛壳的小大脑结构。
小而强大的大脑区域
海马大约是口香糖大小的三分之一，而这种小的大脑结构对于记忆形成至关重要。没有它，人们就无法形成关于事实或事件的新记忆，例如今天是什么日子或同事的名字。在记忆形成过程中，海马代表事件的各个细节，例如您将车停在哪里，彼此之间要尽可能地不同。
塞缪尔说：“记忆的挑战是很难区分相似的经历。因此，如果您每天在工作中使用相同的停车场，则必须记住一天结束时要去哪个楼层和空间。”亚利桑那州立大学心理学副教授，论文的高级作者麦克卢尔。“问题在于，很容易混淆您在不同日期停泊的位置。海马区对于记住何时何地的组合至关重要。”
海马如何形成记忆提供了一种机制，可以解释大脑如何复杂地组合各种功能，但是这种小的，盘绕的结构实际上是否有助于人们了解世界。这是一个悬而未决的问题。
为了确定海马可能如何促进人们在现实世界中形成联想，研究人员设计了一项学习任务，要求参与者使用多种功能组合来预测结果是否会发生。一系列刺激图像，例如单张脸或与建筑物配对的脸，依次出现在屏幕上。然后，参与者必须预测目标图像是否会出现在刺激图像之后。该任务的目标是对出现的任何目标图像尽快做出响应。
仅仅是两个刺激图片的组合，例如一张脸和一张联排别墅，就可以用来预测目标何时出现。像面部图像一样，个体刺激对自己进行预测没有用。
当参与者完成任务时，研究团队使用功能磁共振成像（fMRI）来测量海马和其他已知参与学习的大脑结构的大脑活动。然后，研究小组检查了任务期间的活动模式，并发现了有关海马活动的有趣信息。它是唯一表示绑定在一起的刺激图像的大脑结构，这一点很重要，因为要成功完成此任务，就需要形成有关组合的关联，以准确地响应目标图像。
巴拉德说：“我们发现海马独特地代表了绑定特征：面孔和房屋与面孔和房屋混合在一起是不同的。”
海马促进学习的新方式
当研究小组研究海马活动模式与其他大脑区域的关系时，他们发现海马活动与纹状体活动密切相关。纹状体位于皮层下，由三个独立的结构-尾状，壳状核和伏隔核构成-并在学习预测预期结果的过程中起重要作用。
巴拉德说：“海马体形成了多种特征的绑定关联，从而支持了纹状体中有关环境中多种特征配置的学习。”
纹状体如何在学习过程中处理信息是众所周知的，但是所有信息来自何处是一个悬而未决的问题。巴拉德补充说，这项研究通过显示海马提供了有关纹状体特征组合的信息，并使用该信息来学习如何成功完成这项任务，从而开始解决这个问题。
直到最近，人们还认为大脑具有独立的学习系统，但是研究结果表明海马记忆系统和纹状体强化学习系统是相互关联的。
“将大脑视为一个相互连接的结构是非常重要的，不同的部分可以协同工作以产生令人印象深刻的精神壮举。神经科学和心理学在理解各个部分的工作方式方面做得很好。开始尝试去激发人们的兴奋是令人兴奋的弄清楚他们如何开始合作。” “我们怀疑，了解正常和患病的心理功能需要弄清楚所有部分如何协同工作-或没有。”
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