“北國風光，千裡冰封，萬裡雪飄…….江山如此多嬌，引無數英雄競折腰……俱往矣，數風流人物，還看今朝！”

“獨立寒秋，湘江北去，橘子洲頭……攜來百侶曾遊，憶往昔峥嵘歲月稠……曾記否，到中流擊水，浪遏飛舟！

很明顯，兩首同屬詞牌《沁園春》。詞牌本是用于吟唱，雖然當時的曲調已經失傳，我們仍然從斷句中感受節奏，也可以為詞全新譜曲。詞牌給定了結構，同一結構又可填入不同文字内容。結構和内容的靈活組合幫助我們産生了無窮無盡的文字和聲音的豐富體驗。

本研究旨在探索人腦是如何把聽覺序列（比如一段旋律）中的結構信息（序列位置，比如1、2、3）和内容信息（音調本身，比如do、re、mi）保存在工作記憶中。聽覺序列的成功記憶既依賴于結構也依賴于内容：結構信息的丢失使得旋律的前後順序混淆，内容信息的丢失則會導緻“走調”。

實驗中，人類受試需要記住三個次序播放的聲音頻率，同時腦活動被具有高時間分辨率的腦電圖記錄。由于記憶保持階段的腦活動處于“靜默态”而無法直接讀取，我們采用了一種“擾動-讀取”的辦法，即對該記憶網絡進行短暫擾動來激活其所存儲的信息，進而采用神經編解碼技術進行解析。該“擾動-讀取”技術類似于在一個黑暗的山洞中通過大聲呼喊（擾動）所産生的回聲（讀取）來探測看不見的洞的信息（靜默态記憶）。

我們發現聽覺序列記憶中的結構和内容信息呈現出分離的特性（如下圖所示）：

在編碼階段，序列中的每個聲音所引起的神經活動都攜帶兩個并行标簽：其所處的位置（結構信息）和其聲音頻率（内容信息）。最為重要的是，在“靜默态”記憶保持階段，白噪聲擾動激發了所存儲的内容信息而沒有結構信息，而另一種retrocue擾動則激發了結構信息而沒有内容信息，暗示了結構和内容的分離存儲機制。此外，結構的神經表征在整個記憶過程中相對穩定不變，而内容的神經表征則呈現出動态變化的特性。最後，從“靜默态”保持階段所擾動激發的内容神經表征和之後的聽覺記憶行為有緊密關系，提示了一種對聽覺工作記憶進行檢測的有效神經指标。

綜上所述，我們的研究揭示了聽覺序列工作記憶中“内容與結構”的分離存儲神經機制，這樣的内容-結構分離有利于人類面對新内容輸入的記憶遷移和存儲，正所謂以“不變（結構）應萬變（内容）“。

該論文近日發表在《The Journal of Neuroscience》上。beat365官方网站博士生範瑩為論文的第一作者，已畢業博士生韓起明、元培學院四年級本科生郭思萌為本文做出重要貢獻。羅歡研究員為本文的通訊作者。該工作由羅歡研究員承擔的國家自然科學基金重點項目資助完成。

全文鍊接：https://www.jneurosci.org/content/early/2021/06/01/JNEUROSCI.0320-21.2021

Fan, Y. Han, Q., Guo, S., Luo, H.* (2021) Distinct neural representations of content and ordinal structure in auditory sequence memory. Journal of Neuroscience. JN-RM-0320-21; DOI: https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.0320-21.2021

2021-06-23