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研究背景

關系記憶的關鍵組成部分之一是將記憶體驗的組成元素結合在一起的能力，這種能力是由海馬體負責支持的。之前研究表明，這些關系綁定可用于在存在關系綁定關聯的情況下重新激活缺失項目的皮層處理器。具體來說，在測試之前對被試者呈現人臉和場景配對的顯示并記錄了事件相關光信號 (EROS)，并在后續測試的場景展示時探測到了所配對的面部處理皮層區域（顳上溝，STS）的重新激活。此實驗將同一預覽范式中的 EROS 測量與海馬完整性的解剖學估計（海馬體積的結構 MRI 測量和平均分數各向異性和擴散率的擴散張量成像測量）相結合，以提供證據表明海馬正在調解這種再激活現象。
 

02

研究方法
 

2.1、被試

研究共有15名有效被試，其中男性7人，女性8人，平均年齡為68.3歲。
 

2.2、實驗材料

視覺刺激包含444張彩色人臉圖片以及592張風景圖片。
 

2.3、實驗過程

實驗流程包括學習試次組和測試試次組。如圖1a所示，學習組中參與者被告知需要學習并記住人臉與風景的配對。人臉和風景會先單獨出現750ms，隨后一起出現1500ms。如圖1b所示，測試組中風景圖片先單獨出現1000ms，隨后與一張人臉圖片一起出現2500ms；被試者需判斷這對人臉-風景組合是否在學習階段看到過。

圖1.學習試次組與測試試次組。
 

2.4、數據采集和處理

使用六個同步 ISS 型號 96208 頻域血氧計（Imagent®；ISS, Inc., Champaign, IL）記錄光學數據。光源是發射波長為 830 nm 的激光二極管（最大振幅：10 mW，復用后的平均振幅：1 mW），調制頻率為 110 MHz。光纖用于將每束光引導至頭皮表面。檢測器是連接到光電倍增管 (PMT) 的光纖束（直徑 = 3 mm）。源和探測器光纖安裝在改裝的摩托車頭盔上。24 個探測器和 64 個源（見圖 2）覆蓋了皮質表面。源探測器距離介于 15 和 94 毫米之間。為避免串擾，源的排列使得在多路復用循環的任何給定時分期間，只有一個源在任何給定檢測器的 6 cm 范圍內。檢測以 39.0625 Hz 的頻率從 384 個通道（源和檢測器的配對）進行記錄。

圖2. 源和探測器的分布。
 

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研究結果
 

3.1 測試階段不同試次的行為反應結果

結果顯示在測試階段，被試者對于之前沒有出現過的刺激（novel）展現了更快更準確的反應；而在學習階段出現過，與當時匹配刺激一起出現（match）和不一起出現（re-pair）的試次，沒有展現出反應時長和準確率的差別（表1）。

表1. 測試階段每種試次的準確率和反應時長。
 

3.2、測試階段由風景圖片刺激激活的區域

圖3a顯示了在學習階段人臉vs.風景的EROS數據。圖3b顯示了在測試階段舊風景刺激（學習階段出現過）vs. 新風景刺激（都為單獨出現時）的EROS比較數據。圖3a和b展示的顯著EROS數據差異均在左側STS, 且有重合區域。

圖3. （a）學習階段在 409 ms 和 435 ms 時左側 STS 中面部優先試驗與場景優先試驗的研究試驗期間的活動。(b) 測試階段風景刺激單獨出現時左側 STS 中 742 毫秒和 767 毫秒的活動。
 

3.3、海馬體結構與其他結果的相關性

海馬體體積與左側STS的激活度呈正相關，與反應的正確率也呈正相關 （圖4）。

圖4. 海馬體體積與STS激活程度和反應正確率的關系。
 

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結論

這項研究提供了海馬體與重新激活皮層中相關項目的能力之間關聯的直接證據。這些發現支持海馬體對于關系綁定的使用至關重要的觀點。此外，這些結果證明了海馬體和皮層處理器之間的相互作用，以重新激活存儲在整個皮層中的相關信息。

Walker, J.A., Low, K.A., Fletcher, M.A., Cohen, N.J., Gratton, G. and Fabiani, M., 2017. Hippocampal structure predicts cortical indices of reactivation of related items. Neuropsychologia, 95, pp.182-192.

DOI: 10.1016/j.neuropsychologia.2016.12.005