Nature重磅：人腦把記憶“拆成兩路”：內容與情境分開存、一起用

基本信息

Title:Distinct neuronal populations in the human brain combine content and context

發表時間：2026.1.7

Journal:Nature

影響因子：48.5

引言

我們在回憶時，很少只記得“發生了什么”，更關鍵的是“發生在什么情境里”。比如同樣是和朋友吃飯，你能分清是工作聚餐、生日慶祝，還是臨時碰面；同一個人、同一家餐廳，換了時間、任務或目的，回憶的意義就完全不同。內側顳葉（medial temporal lobe, MTL）尤其是海馬（hippocampus）長期被認為負責把項目（item）與情境（context）綁定形成“情境中的項目記憶”（item-in-context memory）。但一個矛盾點在于：嚙齒類海馬表征常高度依賴情境，而人類MTL里著名的概念細胞/概念神經元（concept cells）卻往往對語義內容反應穩定、對情境不敏感，似乎更利于跨情境泛化。那么，人腦究竟如何在單神經元層面同時做到“內容可泛化”與“情境可約束”？

作者把“情境”具體化為可操作的任務情境（interactive/task context）：一段簡短問題（如“更大嗎？”）規定你接下來該用什么規則比較兩張圖片。通過在癲癇外科監測患者中進行單神經元記錄，研究者試圖回答一個核心問題：MTL里是否存在相對獨立的“內容神經元”和“情境神經元”，以及它們如何在需要做出情境依賴決策時被重新激活、彼此耦合，從而支持真正的“內容×情境”的記憶檢索與判斷。

實驗設計與方法邏輯

作者在16名植入深部電極的患者中記錄杏仁核、海馬旁皮層（parahippocampal cortex, PHC）、內嗅皮層（entorhinal cortex, EC）與海馬共3,109個神經元；任務以“問題-兩張圖片-作答”構成試次，并用4×5雙因素方差分析（ANOVA）區分刺激/情境/交互編碼神經元，結合SVM時間解碼檢驗表征的泛化與再激活，再用移位校正互相關（shift-corrected cross-correlograms）追蹤EC到海馬的時序耦合及其與行為正確性的關系。

核心發現

發現1：內容與情境主要由“分開的兩群細胞”承擔

Figure 1用單細胞示例直觀展示：多數神經元只對圖片內容（stimulus）或只對問題情境（context）敏感，而把兩者“綁定成唯一組合”的交互神經元非常少。全數據上，作者在3,109個神經元中識別出597個刺激調制與200個情境調制神經元，但僅約50個刺激–情境神經元編碼特定“圖片–問題”組合，提示人類MTL更偏向正交（orthogonal）表征以支持泛化，而非大量剛性的結合編碼。

Fig. 1 | Neurons in the MTL encode stimulus and context during picture presentations

發現2：情境表征是“抽象的”，會在需要時被再激活并支持決策

Figure 3顯示情境神經元的SVM解碼在問題出現時達到峰值，并在圖片后期再次升高——這段時間正是需要按情境規則處理內容并走向選擇的窗口；更關鍵的是，情境表征能跨圖片身份與順序位置泛化（generalization），說明它不是綁定到某張圖，而是更像“任務指令”。作者進一步證明內容與情境的可解碼性一直持續到被試做出情境依賴選擇，且在正確試次更強，直接把神經表征與行為有效性連在一起。

Fig. 3 | Generality and temporal dynamics of context representations imply relevance for stimulus processing.

發現3：EC“內容神經元”會以約40 ms領先預測海馬“情境神經元”

Figure 4提供了機制級線索：在同側EC與海馬之間，EC的純內容神經元（mere stimulus, MS）放電可在約40 ms后預測海馬純情境神經元（mere context, MC）放電；這種不對稱互相關在實驗前不存在、在任務配對過程中出現并在實驗后仍可檢測到，符合刺激–情境聯結通過時序依賴可塑性（spike-timing-dependent plasticity, STDP）被“寫入”的圖景。

Fig. 4 | Emergence of sequential stimulus and context neuron activity suggests a storage mechanism.

發現4：被“預激活”的情境更容易被內容觸發，像一種門控式模式完成

Figure 5把現象串成可檢驗模型：問題階段MC神經元的反應強度可預測隨后圖片階段的反應（而基線不能），說明情境在試次內被持續維持并“預熱”。同時，EC–海馬的MS→MC耦合在“偏好情境”下更強，且當圖片觸發EC-MS放電時，海馬MC的情境解碼準確率升高，提示預激活提高了相關情境通路的興奮性，促進刺激驅動的模式完成（pattern completion）與情境再現。

Fig. 5 | Sequential activation after pre-activation could guide stimulusdriven pattern completion.

歸納總結和點評

這項工作用人類單神經元證據清晰回答了“內容如何在情境中被調用”這一經典難題：

MTL并非主要依賴大量“內容×情境”混合細胞，而是用相對獨立的內容神經元與情境神經元實現可泛化的正交編碼；當任務需要時，兩者通過情境再激活與毫秒級時序耦合被動態綁定，從而既能限定檢索范圍，又不犧牲跨情境泛化能力。

從機制到行為、從表征到時序，這篇Nature把“靈活記憶”的神經實現講得非常完整，也為后續用刺激/電刺激檢驗因果鏈條提供了明確抓手。

AI一句話銳評

把“情境”做成可被再激活的神經指令，再用約40 ms的跨區時序耦合把它扣到“內容”上——人類記憶的靈活性，就藏在這次毫秒級的“握手”里。