[科研] 纳家勇治课题组发现大脑如何灵活运用记忆：“调节者”前额叶与“提供者”海马

　　

导语：

当我们根据情境变化灵活运用记忆时，大脑中的海马和前额叶皮层各自扮演什么角色？北京大学心理与认知科学学院、IDG麦戈文脑科学研究所纳家勇治课题组的最新研究，通过在猕猴执行物体-位置关联记忆任务时记录单个神经元活动，揭示了这两个脑区截然不同却又互为补充的角色：海马如同一个尽职的“信息提供者”，自动编码与任务事件相关的多种信息；而外侧前额叶则像一个高效的“信息调节者”，从中选择性地提取当前目标导向的信息。

正文：

陈述性记忆的一个核心特征，是我们能够根据当前情境，灵活地运用存储的知识来指导行为。比如，我们知道图书馆在我们熟悉的校园的哪里，不论我们身在校园何处，都能知道图书馆的方向。这种“情境导向的记忆提取”依赖于大脑多个区域的协同工作，尤其是海马和前额叶皮层（Zhang and Naya, 2022）。尽管已知两者都参与其中，但它们在这一过程中如何进行功能分工，其神经表征有何本质区别，此前仍不明确。

近日，北京大学心理与认知科学学院、IDG麦戈文脑科学研究所纳家勇治课题组在《Journal of Neuroscience》期刊在线发表了题为“Differential coding of associative memory information in the macaque lateral prefrontal cortex and hippocampus”的研究论文，揭示了海马和前额叶在灵活使用记忆信息中的不同贡献。

该研究采用一种精巧的物体-位置关联记忆任务（图1） (Yang and Naya, 2020; Yang and Naya, 2023) 。首先，让猕猴学习8个特定物体与一个背景图像上4个位置的固定对应关系（每两个物体对应同一个位置，称为“共置位置”），这类似于我们存储“图书馆在校园东侧”的基础知识。进入测试阶段后，猕猴会先看到一个物体线索，经过短暂延迟，再看到一个旋转了一定角度的背景图像作为情境线索。猕猴需要结合物体所关联的固定位置和当前的情境线索，在旋转后的背景上找到与物体关联的位置也就是“目标位置”，并通过眼动做出选择。这个设计将记忆过程分为了两个阶段：物体线索出现后的记忆提取阶段，以及情境线索出现后的情境依赖的记忆运用阶段。研究团队记录了猕猴外侧前额叶、内侧前额叶的神经元活动，结合前期记录的海马神经元 (Yang and Naya, 2020)，通过群体解码分析比较了这些脑区的信息表征。

图1 任务范式设计

海马：广泛编码的“信息提供者”

在记忆提取阶段，海马神经元不仅编码了物体所关联的位置信息，还编码了物体本身的身份信息。而在记忆运用阶段，面对同时出现的多种任务相关信息（物体关联位置、情境线索、目标位置），海马依然表现出“一视同仁”的编码风格，对这三种信息均有显著且强度相当的表征。这表明，海马像一个尽职的“信息提供者”，自动、完整地提取和呈现与当前任务事件相关的各种记忆痕迹，无论这些信息在当下是否被立即需要。

外侧前额叶：目标导向的“信息调节者”

与海马的“有闻必录”截然不同，外侧前额叶表现出强烈的“目标导向”编码风格。在记忆提取阶段，它只对与任务目标直接相关的“物体关联位置”感兴趣，而“过滤”掉了具体的物体身份信息。在记忆运用阶段，它更是优先、更强地编码了最终行为所需的“目标位置”，而非其他信息。

为了进一步验证这种差异的本质，研究团队分析了在不同情境线索下，神经元对位置信息的表征是否保持一致。结果显示，海马对物体关联位置的表征在不同情境线索下保持稳定，这意味着它编码的是“在何种情景下有什么信息”这一客观事实。而外侧前额叶则恰恰相反，它对“目标位置”的表征在不同情境线索下也保持一致，显示出其编码的是“无论情景如何变化，当下目标是什么”这一行为导向信息。

综上，该研究首次在神经元活动水平上，揭示了海马和外侧前额叶在灵活记忆提取中的互补功能（图2）。海马作为“信息提供者”，为大脑保留了丰富、完整的任务事件记录；而外侧前额叶则作为“信息调节者”，根据当前目标，从这些记录中精准地筛选出最相关的信息来指导未来的行动。这种“提供”与“调节”的协作机制，或许正是大脑能够灵活运用记忆、适应复杂多变环境的关键。

图2 海马与外侧前额叶的功能分工

原文链接：https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.0581-25.2026

本研究由北京大学心理与认知科学学院、IDG麦戈文脑科学研究所纳家勇治课题组完成，纳家勇治研究员为通讯作者，北京大学前沿交叉学科研究院已毕业博士生张欣怡、杨岑为该论文的共同第一作者，其中杨岑现就职于北京大学未来技术学院。该研究获得了国家科技创新2030重大项目和国家自然科学基金等项目的资助。

参考文献：

Yang, C., Naya, Y. (2023). Sequential involvements of the perirhinal cortex and hippocampus in the recall of item-location associative memory in macaques. PLoS biology 21(6), e3002145.

Zhang, X., Naya, Y. (2022) Retrospective memory trace sustained by the human hippocampus during working memory task. Eur J Neurosci 55:107–120.

Yang, C., and Naya, Y. (2020). Hippocampal cells integrate past memory and present perception for the future. PLoS biology 18, e3000876.

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2026-03-16