海马体特异性检测情景记忆（Episodic Memory）与图式知识（Schematic Knowledge）的预期误差机制

本研究通过三组fMRI实验揭示海马体（Hippocampus）在预期误差（Prediction Error）处理中的特异性功能：其仅响应基于特定情景记忆（Episodic Memory）的预期违背，而非广义图式知识（Schematic Knowledge）。实验采用典型/非典型动作视频范式，结合记忆回溯分析，证实海马体作为比较器（Comparator）的专一性，同时发现语义控制网络（SCN）、多需求网络（MDN）及默认模式网络（DMN）分别参与不同层级的预期误差处理。这一发现为海马体在学习和记忆中的精细化分工提供了直接证据。

　　

研究背景与科学问题

人类大脑通过比较预期与现实来驱动学习，但海马体在此过程中使用的参照标准——是特定情景记忆（Episodic Memory）还是泛化的图式知识（Schematic Knowledge）——长期存在争议。既往研究提示海马体可能作为通用比较器（Domain-General Comparator），但其神经机制缺乏直接证据。

实验设计与方法

研究团队设计了三组功能性磁共振成像（fMRI）实验，通过操控被试对视频片段（如“洗衣场景”）的预学习条件，分离不同预期来源：

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  实验1：无预学习，非典型动作（如“将花放入洗衣机”）仅违反图式知识；

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  实验2：预学习典型版本，非典型动作同时违反图式知识和情景记忆；

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  实验3：预学习非典型版本，典型动作仅违反情景记忆。

实验采用定制化停格动画视频，通过GLM模型分析海马体及全脑对典型/非典型动作的BOLD信号响应，并结合记忆回溯任务评估行为差异。

关键发现

海马体的特异性响应

海马体仅在违反情景记忆时激活（实验2和3），而图式知识违背（实验1）未引发显著响应（实验1：t₍₃₅₎=0.57, P=0.567；实验3：t₍₂₉₎=5, P<0.001）。贝叶斯分析支持零假设（BF₀₁=4.78），表明海马体并非通用比较器。亚区分析显示该效应贯穿海马体头、体、尾部及CA1/CA3-齿状回区域。

皮层网络的协同分工

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  语义控制网络（SCN）：对任何预期违背均敏感，尤其在需要整合冲突语义时激活（实验1-3均P<0.001）；

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  默认模式网络（DMN）：与海马体模式相似，特异性响应情景记忆违背（实验2-3, P<0.001），可能支持记忆检索与实时体验的比较；

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  多需求网络（MDN）：在注意资源分配需求高时激活（如实验1-2的图式违背）。

行为记忆特征

尽管正确回忆率无差异，被试对非预期动作更易产生“模糊错误”（如替换对象或描述为“奇怪行为”），暗示预期违背干扰细节编码（实验1-2错误率显著升高，P<0.001）。

机制讨论

海马体的比较功能可能依赖其“认知地图”（Cognitive Map）特性，仅当新体验与已存储的特定空间或事件表征冲突时触发信号。而中脑腹侧被盖区/黑质（VTA/SN）仅响应图式违背（实验1-2激活，实验3不显著），提示多巴胺能系统与海马体的功能解耦。

理论与临床意义

研究否定了海马体作为通用比较器的假说（如SLIMM模型），支持其专一化角色。未来可探索海马体在高度结构化经验（如机场安检）中是否例外。临床层面，明确海马体-皮层网络分工有助于理解记忆障碍疾病（如阿尔茨海默病）的预期误差处理缺陷。

创新与局限

首次直接对比不同记忆类型驱动的预期误差，但未解析海马体亚区微环路（如CA1乙酰胆碱释放）的具体贡献。后续需结合计算模型与跨物种研究深化机制阐释。