视觉记忆深度神经网络的脑解码揭示 3 至 7 岁记忆系统的成熟轨迹
Brain Decoding from a Deep Neural Network of Visual Memory Reveals the Maturation Trajectory of Memory Systems across Ages 3-7
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婴儿期遗忘使生命最初四年的记忆在成年后难以提取，但其机制尚不清楚。研究提出记忆成熟度分数，用 3 岁至成人的观影功能磁共振数据，在成人脑活动上训练模型预测每段影片被记住的可能性，再跨被试解码儿童脑活动。结果显示儿童约 4 岁出现类成人的记忆神经模式，左后海马体积而非年龄或全脑体积可预测该分数，颞下回、左后海马与高级联合皮层分别在 3 岁、5 岁、7 岁前后呈现成熟。该预印本尚未经同行评审。
用 3 岁至成人的观影功能磁共振数据训练成人记忆倾向解码模型，跨被试解码儿童记忆成熟度，并关联左后海马体积。
生命最初四年的记忆在成年后大多无法提取，但这些早期经历深刻地塑造了整个发育过程中的认知。理解这种婴儿期遗忘现象对于揭示早期记忆发展的机制至关重要。在此，我们开发了一种新的基于内容的行为记忆测量方法，用于量化儿童的记忆模式与成人记忆模式的相似程度，我们将其称为记忆成熟度分数。利用一个涵盖3岁至成年期的观影fMRI数据集，我们在成人的电影诱发脑活动上训练了一个交叉验证模型，以预测成人对每个电影片段的记忆倾向，该倾向由ResMem估计——ResMem是一个训练用于预测视觉记忆性的深度神经网络。随后，我们将该模型应用于每个儿童观看同一电影时的脑活动，以评估其记忆成熟度（即从成人模式进行交叉解码的能力）。儿童在约4岁时表现出类似成人的记忆神经模式，这扩展了此前的行为学发现。结构分析表明，左侧后海马体的体积——而非年龄或全脑体积——显著预测了儿童的记忆成熟度。因此，约4岁时的记忆成熟度很可能反映了海马记忆系统与年龄相关的神经发育，而非年龄本身的增长。功能探照灯分析揭示了一条记忆成熟轨迹：颞下回从3岁起就反映出成熟的记忆相关加工，左侧后海马体到5岁时成熟，而涉及社会情感加工和多模态整合的高级区域到7岁时成熟。总之，这些发现表明，3至5岁之间海马体的成熟驱动了记忆模式的成熟。
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来源：bioRxiv · Neuroscience · biorxiv.org