狂熱的徒步旅行者知道要小心那些由三張小葉組成的葉子，如果它們在春季或秋季是紅色的。世界各地的父母都知道就寢時間和與孩子的住房之間的不穩定關係。
徒步旅行者如何知道將葉子的顏色與季節聯繫起來以確定它是否是常春藤？父母如何知道將一天中的時間與孩子的興奮程度聯繫起來，以確定就寢時間是否成功？就像鈴響時巴甫洛夫的狗流涎一樣，人們通過在周圍環境和發生的事情之間建立聯繫，學會識別有毒植物或防止幼兒疲憊的淚水。
亞利桑那州立大學和斯坦福大學的研究人員分析了人類大腦活動的模式，發現海馬體（這對記憶至關重要的大腦區域）在學習過程中形成聯想方面的作用是未知的。該研究報告將於3月6日在《自然通訊》上發表。
坦普大學（Temple University）心理學助理教授，未參與該研究的Vishnu Murty說：“這項研究對於理解大腦的記憶系統如何促進學習和決策具有重要意義。“這些發現可以幫助我們瞭解人群中決策缺陷的複雜性，這些人群的注意力主要集中在記憶缺陷上，例如阿爾茨海默氏病，其他心理病理疾病和正常衰老。”
當人們學習時，他們會在功能之間建立關聯，例如一天中的時間和蹣跚學步的心情，以預測結果，例如粗住房是否會以眼淚結束。
“這些協會對行為有很大影響，”伊恩·巴拉德（Ian Ballard）說，他最近在斯坦福大學獲得了神經科學博士學位，並且是該論文的第一作者。“但是在現實世界中，對象或事件是由多個功能或功能組合定義的，我們想了解大腦如何在相似的功能配置上建立關聯。”
為了揭示大腦如何處理在如此複雜的真實世界信息上建立關聯的問題，研究團隊著眼於一個看起來像蝸牛殼的小大腦結構。
小而強大的大腦區域
海馬大約是口香糖大小的三分之一，而這種小的大腦結構對於記憶形成至關重要。沒有它，人們就無法形成關於事實或事件的新記憶，例如今天是什麼日子或同事的名字。在記憶形成過程中，海馬代表事件的各個細節，例如您將車停在哪裡，彼此之間要儘可能地不同。
塞繆爾說：“記憶的挑戰是很難區分相似的經歷。因此，如果您每天在工作中使用相同的停車場，則必須記住一天結束時要去哪個樓層和空間。”亞利桑那州立大學心理學副教授，論文的高級作者麥克盧爾。“問題在於，很容易混淆您在不同日期停泊的位置。海馬區對於記住何時何地的組合至關重要。”
海馬如何形成記憶提供了一種機制，可以解釋大腦如何複雜地組合各種功能，但是這種小的，盤繞的結構實際上是否有助於人們瞭解世界。這是一個懸而未決的問題。
為了確定海馬可能如何促進人們在現實世界中形成聯想，研究人員設計了一項學習任務，要求參與者使用多種功能組合來預測結果是否會發生。一系列刺激圖像，例如單張臉或與建築物配對的臉，依次出現在屏幕上。然後，參與者必須預測目標圖像是否會出現在刺激圖像之後。該任務的目標是對出現的任何目標圖像儘快做出響應。
僅僅是兩個刺激圖片的組合，例如一張臉和一張聯排別墅，就可以用來預測目標何時出現。像面部圖像一樣，個體刺激對自己進行預測沒有用。
當參與者完成任務時，研究團隊使用功能磁共振成像（fMRI）來測量海馬和其他已知參與學習的大腦結構的大腦活動。然後，研究小組檢查了任務期間的活動模式，並發現了有關海馬活動的有趣信息。它是唯一表示綁定在一起的刺激圖像的大腦結構，這一點很重要，因為要成功完成此任務，就需要形成有關組合的關聯，以準確地響應目標圖像。
巴拉德說：“我們發現海馬獨特地代表了綁定特徵：面孔和房屋與面孔和房屋混合在一起是不同的。”
海馬促進學習的新方式
當研究小組研究海馬活動模式與其他大腦區域的關係時，他們發現海馬活動與紋狀體活動密切相關。紋狀體位於皮層下，由三個獨立的結構-尾狀，殼狀核和伏隔核構成-並在學習預測預期結果的過程中起重要作用。
巴拉德說：“海馬體形成了多種特徵的綁定關聯，從而支持了紋狀體中有關環境中多種特徵配置的學習。”
紋狀體如何在學習過程中處理信息是眾所周知的，但是所有信息來自何處是一個懸而未決的問題。巴拉德補充說，這項研究通過顯示海馬提供了有關紋狀體特徵組合的信息，並使用該信息來學習如何成功完成這項任務，從而開始解決這個問題。
直到最近，人們還認為大腦具有獨立的學習系統，但是研究結果表明海馬記憶系統和紋狀體強化學習系統是相互關聯的。
“將大腦視為一個相互連接的結構是非常重要的，不同的部分可以協同工作以產生令人印象深刻的精神壯舉。神經科學和心理學在理解各個部分的工作方式方面做得很好。開始嘗試去激發人們的興奮是令人興奮的弄清楚他們如何開始合作。” “我們懷疑，瞭解正常和患病的心理功能需要弄清楚所有部分如何協同工作-或沒有。”
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