记忆的两面其实是一张脸: 最新脑成像研究颠覆经典理论

当你回忆昨天的午餐时，大脑某些区域会活跃起来。当你回想巴黎是法国首都这个事实时，理论上应该是另一组区域在工作。几十年来，神经科学家一直这样认为。但诺丁汉大学和剑桥大学的研究团队在2026年2月发表于《自然·人类行为》的一项研究彻底推翻了这个假设。他们用功能磁共振成像扫描40名参与者的大脑，发现提取情景记忆和语义记忆时激活的脑区几乎完全重叠，根本没有可测量的差异。

这个发现让研究团队大吃一惊。领导这项研究的罗尼·蒂邦博士坦言："我们非常惊讶，因为长期以来的研究传统表明，情景记忆提取和语义记忆提取的大脑活动会有所不同。但当我们结合神经影像学和基于任务的研究来探究这一点时，我们发现这种区别并不存在。"情景记忆是指对个人经历的回忆，比如你上周在海滩度假的场景，通常被描述为"心理时间旅行"。语义记忆则是关于事实和常识的知识，比如埃菲尔铁塔在巴黎，这些信息不依赖于你何时何地学到它们。

这项研究可能改变我们理解记忆的方式，也为阿尔茨海默病和痴呆症等疾病的干预提供新思路。蒂邦博士指出："这些发现有助于更好地了解痴呆症和阿尔茨海默病等疾病，因为我们开始看到整个大脑都参与了不同类型的记忆，因此可以开发干预措施来支持这一观点。"

精心设计的实验揭示意外真相

为了确保结果的可靠性，研究团队花了大量心思设计实验任务。传统的记忆研究往往分别测试情景记忆和语义记忆，使用完全不同的材料和程序。这种方法的问题在于，观察到的大脑活动差异可能来自任务本身的差异，而非记忆类型的本质区别。

蒂邦团队采用了一个巧妙的方案来避免这个陷阱。他们让40名参与者记住标志和品牌名称之间的配对。关键在于，有些配对反映了现实世界的知识,比如麦当劳的金色拱门标志,这些构成语义记忆任务。另一些配对则是参与者在实验前一个阶段专门学习的虚构搭配,比如某个陌生的几何图形代表一个虚构的品牌,这些构成情景记忆任务。这种设计让两类任务在呈现方式、视觉刺激复杂度和认知要求上高度相似,唯一的区别就是记忆的来源。

在功能磁共振成像扫描仪中,参与者看到标志后需要回忆相应的品牌名称。研究人员记录了他们成功提取记忆时的大脑活动模式。功能磁共振成像通过追踪血流变化来测量脑活动,当某个脑区工作时会获得更多富氧血液,从而在扫描图像上显示出来。

脑部扫描显示，大脑中用于回忆事实和个人经历的区域相同。这种出乎意料的重叠挑战了关于记忆如何组织的传统理论。图片来源：Shutterstock

分析结果令人震惊。无论是提取情景记忆还是语义记忆,激活的都是同一个广泛的脑网络,被研究者称为"核心记忆网络"。这个网络包括海马体、内侧颞叶、前额叶皮层和顶叶皮层等多个区域。在统计意义上,两种记忆类型的脑活动模式没有可测量的差异。即使研究人员使用最敏感的分析方法寻找细微差别,也只能发现非常微弱的信号,远低于传统理论预期的明显分离。

蒂邦博士表示:"根据我们之前在该领域的研究,我们原本预期会看到大脑活动出现显著差异,但我们观察到的任何差异都非常细微。"这个结果不仅挑战了记忆分类的经典模型,也对过去几十年分别研究情景记忆和语义记忆的研究范式提出了质疑。

从理论分离到实际重叠的认知转变

情景记忆和语义记忆的区分最早由加拿大心理学家恩德尔·图尔文在1972年提出。他基于对失忆症患者的观察,认为这两种记忆系统在大脑中相对独立。一些患者在脑损伤后丧失了形成新的情景记忆的能力,却仍能学习新的事实和技能。这种双重分离现象被认为是两个系统独立存在的有力证据。

后续的神经影像学研究似乎支持了这个观点。一些早期的功能磁共振成像实验报告说,情景记忆提取主要依赖海马体和后顶叶,而语义记忆提取更多涉及侧颞叶和前额叶。但这些研究存在方法学问题。它们通常比较的是完全不同的任务,比如让参与者回忆个人事件对比识别名人照片。任务设计的差异可能混淆了记忆类型的真实效应。

诺丁汉大学的新研究通过严格控制任务相似性,排除了这些混淆因素。更重要的是,他们的发现与近年来一些零星出现的反常证据相呼应。2024年,一项对大脑损伤患者的荟萃分析显示,海马体损伤会同时影响情景记忆和语义记忆,只是程度略有不同。另一项对老年人的纵向研究发现,语义记忆和情景记忆的衰退速度高度相关,暗示它们可能依赖共同的神经基础。

这些证据逐渐积累,指向一个新的理解框架。也许情景记忆和语义记忆不是两个分离的系统,而是同一个记忆系统的不同输出模式。当我们提取记忆时,大脑激活一个统一的网络,这个网络同时处理事实信息和背景信息。在某些情况下,背景信息,比如时间、地点、情绪更加突出,我们体验到的就是情景记忆。在另一些情况下,核心事实信息占主导,背景信息被抑制或遗忘,我们体验到的就是语义记忆。

这个观点解释了为什么语义记忆通常源于情景记忆。当你第一次学到巴黎是法国首都时,这是一个情景记忆,你可能记得是在学校课堂上,老师指着地图说的。但随着时间推移和反复提取,背景细节逐渐褪色,最后只剩下核心事实。整个过程可能不需要记忆在不同系统之间转移,而只是同一个记忆表征的不同方面以不同速度衰退。

对疾病理解和治疗的深远影响

这项发现对神经退行性疾病的研究有重要意义。阿尔茨海默病的早期症状之一就是情景记忆受损,患者难以记住最近发生的事情。但语义记忆,比如词汇知识和常识,在疾病早期相对保留。传统观点认为这是因为阿尔茨海默病首先损害了海马体和内侧颞叶,而这些区域主要负责情景记忆。

但如果情景记忆和语义记忆使用相同的脑区,为什么它们在疾病中的脆弱性不同?诺丁汉团队的研究提示,问题可能不在于哪些脑区受损,而在于记忆表征的哪些特征对神经元退化更敏感。情景记忆依赖于精细的时空细节和多个元素的灵活绑定,这些过程可能需要更高的神经元同步性和突触可塑性。当阿尔茨海默病早期出现轻微的神经元功能障碍时,这些精细过程首先受影响,而相对粗糙的语义提取仍能维持。

这个理解转变可能改变干预策略。传统的认知训练往往分别针对情景记忆或语义记忆。但如果它们共享神经基础,一个更有效的方法可能是整合性训练,同时强化事实学习和背景细节的编码。一些初步研究已经显示,结合语义联想和个人相关性的记忆策略在老年人和轻度认知障碍患者中效果更好。

蒂邦博士相信这些发现将改变该领域的研究方向:"我认为这些结果应该会改变该领域的研究方向,并有望激发人们对记忆的两方面及其如何协同运作的新兴趣。"未来的研究可能不再问"哪个脑区负责哪种记忆",而是问"记忆网络如何灵活地产生不同类型的记忆体验"。这需要更精细的神经影像技术,比如高分辨率功能磁共振成像和多体素模式分析,来追踪记忆表征在大脑中的动态变化。

另一个有前景的方向是结合神经调控技术。经颅磁刺激和经颅直流电刺激可以暂时增强或抑制特定脑区的活动。如果研究人员能够确定记忆网络中哪些节点对不同类型的记忆贡献最大,就可能开发出针对性的刺激方案来改善记忆功能。一些小规模研究已经显示,刺激海马体或前额叶可以同时提升情景记忆和语义记忆表现,这与统一网络假说相一致。

重新审视意识和记忆的关系

这项研究也引发了关于意识和记忆本质的哲学思考。当我们说"回忆"一个事实和"重温"一段经历时,主观感受确实截然不同。前者是冷冰冰的知识提取,后者伴随着仿佛亲身经历的临场感。如果两者激活相同的脑区,这种主观差异从何而来?

一种可能是,主观体验的差异来自记忆提取过程中的注意和意识焦点。当提取情景记忆时,注意力聚焦在背景细节和感官特征上,产生了"心理时间旅行"的体验。当提取语义记忆时,注意力只聚焦在核心命题上,背景信息被主动抑制。这种注意调制可能不需要涉及完全不同的脑区,而只需要改变同一网络内部的信息流动模式。

另一种可能是,情景记忆的独特体验来自自我参照处理。内侧前额叶皮层,一个在两种记忆中都激活的区域,被认为与自我相关的思维有关。或许当我们提取情景记忆时,这个区域更强烈地激活了自我表征,让我们感觉到"我在那里,我经历了这件事"。而语义记忆的提取缺乏这种自我参照的成分,因此感觉更加客观和非个人化。

这些问题还远未解决,但诺丁汉大学的研究为探索它们提供了新的实证基础。通过展示不同类型记忆的神经基础远比我们想象的更加统一,这项研究提醒我们,大脑的组织原则可能不是严格的功能分区,而是灵活的网络协作。记忆不是存储在不同的抽屉里,而是在同一个动态系统中以不同的形式涌现。理解这个系统如何运作,如何在疾病中失调,如何通过干预来增强,将是未来神经科学的核心挑战之一。