一项开创性的研究努力已开始阐明神经科学中的一个关键谜团：人脑如何处理和理解时间的连续性与经历。这项由加州大学洛杉矶分校医疗中心（UCLA Health）领导的研究，已开始澄清这一关键谜团。
该研究发表在《自然》期刊上，捕捉到了人类个体神经元的活动。研究发现，某些脑细胞以与个人经历的顺序和结构密切对应的模式发生放电。值得注意的是，大脑即使在经历结束后仍会保留这些独特的放电模式，并能在休息期间迅速重放它们。大脑也可以利用这些既定模式为初始经历后的未来刺激做准备。这些结果提供了有关某些脑细胞如何融合“什么”和“什么时候”信息的首个具体证据，使大脑能够在时间上形成和维持经历的表征。
该研究的高级作者伊扎克·弗里德博士提到，这些发现可能有助于推进旨在提高记忆和其他认知功能的神经假体设备的发展，并提供对人工智能理解人类认知的见解。
“时间内识别经历中的模式对人脑构建记忆、预测潜在未来结果和指导行为至关重要，”弗里德指出，他是洛杉矶加州大学健康中心癫痫手术的主任，也是洛杉矶加州大学大卫·盖芬医学院神经外科、精神病学和生物行为科学的教授。“然而，这一过程在细胞水平上是如何在大脑中进行的，直到现在仍然是一个谜。”
此前的研究，包括弗里德博士的工作，采用脑电图记录和神经成像技术来理解大脑如何管理空间导航。研究表明，大脑的两个区域——海马体和内嗅皮层——在此过程中起着至关重要的作用。这两个区域协同工作，形成所谓的“认知地图”。海马体中的神经元充当“位置细胞”，指示动物在特定区域的位置，类似于在地图上标记一个“X”；而内嗅皮层中的神经元则充当“网格细胞”，提供空间距离的度量。这些细胞最初在啮齿动物中被发现，后来被弗里德的团队在人体中发现。
进一步的研究表明，类似的神经机制也代表非空间经历，包括时间、声音频率和物体特征。弗里德及其同事发现的一个重要发现是“概念细胞”，这种细胞存在于人类的海马体和内嗅皮层中，对特定的人、地点或独特物体作出反应，并对记忆形成至关重要。
为了研究大脑如何处理随时间变化的事件，UCLA的研究招募了17名因严重癫痫而在大脑中安置深部电极进行治疗的参与者。
研究人员记录了参与者在进行包括行为挑战、模式识别和图像排序等复杂任务时的脑活动。
最初，参与者经历了一个筛选阶段，在大约40分钟内在电脑上查看了约120张个人、动物、物体和地标的图像。他们被指示完成各种任务，例如判断图像中是否描绘了一个人。这些图像包括名人面孔和著名场所，并部分根据每位参与者的偏好进行选择。
随后，进行了三阶段的实验程序，参与者对在金字塔状图形上随机显示的图像做出反应，执行行为任务。每位参与者选择了六张图像。
在第一阶段，图像以伪随机方式出现。第二阶段基于图像在金字塔图形上的位置，而最后一阶段重复了第一阶段。在每次观看图像时，参与者参与了与相关任务无关的行为任务，例如判断图像中的个体性别或图像是否是上一个图像的镜像。
通过分析，弗里德及其研究团队注意到，海马体和内嗅皮层中的神经元开始调整其活动，以与金字塔图形上显示的图像顺序对齐。这些模式自然出现，并没有给参与者明确的指示，弗里德表示。神经放电模式还指示了即将到来的刺激的可能性，并在任务结束后保持其组织结构。
这项研究的首席作者是帕维尔·塔奇科夫斯基，合作者包括古尔达姆拉·卡兰德和达维德·奇利贝尔蒂。
“这项研究首次揭示了大脑如何利用类似的机制来描绘似乎截然不同类型的信息：空间和时间，”弗里德总结道。“我们在神经层面展示了这些关于对象运动随时间变化的表征是如何在人体海马体-内嗅系统内整合的。”
