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我们的大脑是如何知道“这件事”是紧接着“那件事”的呢？两人从相遇、相爱到永远幸福地生活在一起（单身狗有时可能没有这么好的运气） ， 这个顺序是这么自然 ， 有条不紊 。 而我们脑中的事件顺序可能和时间细胞有关 。 之前已有研究表明这种细胞存在于人脑的海马体（hippocampus）中 。 大脑如何在有时间间隔的情况下记清事件的先后顺序呢？今天介绍的这项研究为该现象的机制提供了证据 。 随着相关领域进展 ， 未来我们或许能获得一些修复或增强记忆的策略 。
这项研究主要关注“情景记忆”（episodicmemory） ， 即记忆过去经历“什么时候发生”、“在哪里发生”、“发生了什么”的能力 ， 比如回想今天早上醒来时做了什么 。 而研究的其中一个重点就是识别大脑形成这些记忆的机制 。
LeilaReddy是法国国家科学研究中心（FrenchNationalCenterforScientificResearch）的一名神经科学研究员 。 以他为首的团队致力于探寻人脑海马体中神经元在学习（图片序列）过程中表征时间信息的机制 ， 进而解答人脑中时间细胞功能的谜题 。 Reddy和她的同事发现 ， 为了给经历的每个时刻编码 ， 人脑的时间细胞会在每个任务中不断放电 ， 这项研究在2021年夏天发表在《神经科学杂志》上 。
这项研究进一步确认了时间细胞分布在海马体内 ， 而海马体是记忆加工的关键部位 。 当人们试图回忆事件的时间顺序时 ， 它们便会被激活 。 “这些神经元在大脑提取记忆的过程中发挥了重要作用 ， 了解编码时间和记忆的机制是一个重要的研究方向 。 ”Reddy说道 。
MatthewSelf是荷兰神经科学研究所（NetherlandsInstituteforNeuroscience）视觉与认知部门的高级研究员 ， 也是这篇研究文章的一位作者 。 他强调 ， 在将经历编码成记忆的过程中 ， 海马体中的时间细胞起了重要作用 。 他说：“当我们回忆时 ， 不仅能记起发生了什么 ， 也能记起何时何地 。 我们认为时间细胞可能是编码记忆时间顺序的基础 。 ”
尽管几十年前研究者们就在啮齿类动物的大脑中发现了时间细胞 ， 但在2020年底 ， 得克萨斯州西南医学中心（UniversityofTexasSouthwesternMedicalCenter）的研究者们才第一次在人脑中发现时间细胞 。 为了更好地了解这些细胞 ， Reddy和她们团队检测了癫痫病人脑中的海马体活动（医生会在癫痫病人脑中放置电极 ， 以寻找异常放电的病灶 ， 确定手术治疗方案） 。 病人们同意在手术后参加两个不同实验 。
手术过程中 ， 医生会在病人的头骨上打出直径约2mm的小孔 ， 向脑中植入电极后封上小孔 。 病人术后恢复后 ， 会在癫痫监测病房内接受长达两周的监测（直到癫痫的发病次数足以确定病灶位置） 。 大约在术后一周时 ， 研究人员对病人进行下面的两项试验 ， 并监测他们执行任务时海马体神经元的活动 。
第一个实验中 ， 研究者们给参与者看了五到七张不同人或场景的图片 ， 它们的顺序是预先设定好的 ， 而且会重复多次 。 举个例子 ， 参与者们可能会先看到一张花的图片 ， 1.5s后图片消失 ， 经过0.5s的间隔 ， 屏幕上就会出现下一张图片 。 在整个过程中 ， 有随机20%的间隔后不会继续呈现后续图片 ， 而是出现两张图 ， 参与者需辨认哪张是之前顺序中的下一张图片 。 整个过程中图片序列有60次重复 ， 研究者们发现 ， 所有的时间细胞都在测试之间的特定时刻放电 ， 不管这张图片是什么 。
第二个实验大致相同 ， 只不过在重复达到一定次数后 ， 参与者的屏幕会变黑10s ， 这个间隔是用来干扰参与者记忆 。 图片顺序只重复30次 ， 有一半参与者会在每五次重复后遇到这个间隔（共6次） ， 而另一半参与者会在每两次重复后遇到这个间隔（共15次） 。
在第二次试验中 ， 参与者们会被问及图片的顺序 ， 此时他们大脑细胞的电活动也会被记录 。 在参与者看到不同的图片时会有不同的神经元放电 。 受到相应图片激活的时间细胞 ， 在参与者看到黑屏时也仍然放电 。 而这些间隔似乎能帮助参与者们记住更多图片和正确的顺序 。 在这些间隔中 ， 约27%的时间细胞会被激活 。
为了弄清时间信息是否贮存在海马体神经元的放电活动中 ， 研究者们刺激了一组时间细胞 ， 这组细胞在参与者们看到图片时会被激活 。 他们为单个神经元的放电活动建立了数学模型 ， 相关因素包括时间、图像一致性 ， 以及时间周期是否与一张图像或刺激间间隔（即每张图片间的0.5s间隔）周期相对应 。
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