神经模式相似性的时间不对称性预测识别记忆决策：来自fMRI研究的证据

本研究通过功能性磁共振成像(fMRI)技术，创新性地量化了当前刺激与不同时间窗口(从秒到天)过去/未来事件的神经模式相似性，揭示了外侧顶叶皮层和枕颞皮层中时间不对称的全局相似性(global similarity)如何预测识别记忆决策。研究发现：(1)记忆判断依赖于过去vs未来事件的相似性差异(temporal asymmetry)；(2)近期记忆(分钟级)影响最显著；(3)当真实记忆较弱时该效应最明显。该成果为理解大脑如何评估过去经验以支持记忆决策提供了新框架，发表于《Communications Biology》。

　　

记忆是人类认知的核心功能，但大脑如何判断某个场景是否曾经见过？传统研究已知外侧顶叶皮层(LPC)在识别记忆中起关键作用，但对其具体计算机制仍不清楚。更复杂的是，熟悉感可能来自真实记忆，也可能源于刺激与典型经验的相似性。这种"真假记忆"的神经机制差异，成为记忆研究领域的重大挑战。

为解决这一难题，研究人员利用自然场景数据集(NSD)——包含8名受试者数万次连续识别记忆测试的fMRI大数据。通过创新性地比较当前刺激与过去/未来事件的神经模式相似性，首次在时间维度上分离出真实记忆的信号特征。研究发现，当被试判断某场景为"旧"时，外侧顶叶皮层和腹侧枕颞皮层(VOTC)会表现出显著的时间不对称性——这些脑区对过去事件的神经模式相似性(backward similarity)远高于对未来事件的相似性(forward similarity)。这种效应在近期记忆(约3.9分钟前的事件)中最强，且当真实记忆较弱时最为明显。

研究采用多项关键技术：1)基于NSD数据集的大规模fMRI分析；2)划分即时(秒级)、近期(分钟级)和远期(天级)时间窗口计算全局相似性；3)使用VGG-16深度神经网络解析神经表征内容；4)混合效应逻辑回归模型分析记忆决策的神经预测因子。

识别记忆表现
行为数据显示平均辨别力d'为1.23，显著高于随机水平。重复刺激(E3)的记忆表现优于首次重复刺激(E2)，但随着实验进程(30次扫描 sessions)表现逐渐下降。

神经全局模式相似性预测记忆决策
通过计算fMRI模式相似性发现：

• 外侧顶叶分区(AnG, LatIPS, pIPS)和VOTC的全局相似性显著预测"旧"判断
• 近期时间窗口(非即时或远期)效应最强
• 最大相似性分析(maximal similarity)排除了单试次主导效应的可能性
  
  

全局相似性效应依赖探针的记忆历史
研究发现：

• 对新颖(E1)和旧(E2)刺激，全局相似性均有预测作用
• 当E1-E2间隔超过1天(Old-across)时，AnG和LatIPS的全局相似性效应更强
• 相同刺激相似性(same-stimulus similarity)在Old-within试次中效应更强
  
  

顶叶皮层的活动模式反映高级视觉信息
通过VGG-16模型分析发现：

• 顶叶和VOTC表征与VGG深层(高阶视觉/语义信息)显著相关
• 早期视觉皮层(EVC)则偏好VGG浅层特征
  
  

这项研究通过创新的时间不对称性分析方法，首次在神经层面证实识别记忆决策依赖于过去经验的累积影响。发现外侧顶叶皮层能整合分钟级时间窗口内的信息，其表征内容主要反映高级视觉特征。特别重要的是，研究揭示了真实记忆与基于相似性的熟悉感之间存在动态竞争：当真实记忆信号强时(如近期重复刺激)，腹侧顶叶会抑制全局相似性的影响；而当真实记忆弱时，全局相似性主导记忆判断。这些发现不仅为经典的全局匹配模型(global matching models)提供了神经证据，也为理解记忆错觉的产生机制开辟了新视角。该成果对认知神经科学和人工智能领域的记忆模型构建具有重要启示意义。