导读020期｜探秘学习记忆：动态环境学习中的功能性脑网络重构
1，奖励预测误差与陈述性记忆
期刊：Trends in Cognitive Science
作者：Freya
基于奖励预测误差（reward prediction error，RPE）的学习最初是在非陈述性记忆的背景下提出的。我们假设RPE也支持陈述性记忆。事实上，近年来已有一些独立的实证研究报道了RPE对陈述性记忆的影响。
本文提供了对这些研究的简要概述，确定了新出现的模式，并讨论了开放性问题，如有符号与无符号RPE在陈述式学习中的作用。
2，婴儿睡眠依赖的记忆巩固保护新的情景记忆不受现有语义记忆的影响
期刊：Nature Communications
作者：Niki
N400的语义记忆效应和FTMR的情景记忆效应
人的陈述性记忆主要有两种：情景记忆和概念性的语义记忆。目前我们对陈述性记忆形成的最初阶段了解的还非常少，尤其是在人的发育早期（婴儿阶段），情景记忆和语义记忆之间存在怎样的关系尚不明确。
和成人的记忆类似，婴儿期情景记忆的形成和巩固也依赖于睡眠。婴儿的大脑响应表明，尽管其他情况下也有语义记忆存在，但经过睡眠的巩固后，新存储的记忆并没有经过语义上的处理。ERP响应的一个中潜伏期的额颞成分被发现能够反映婴儿对特定情景的记忆，这种婴儿情景记忆的神经标志物（FTMR）和语义记忆的神经标志物（顶叶的N400响应）明显不同。
作者认为在婴儿期，暂时禁用的语义处理能够保护精确的情景记忆免受语义记忆的干扰。而这种选择性地限制语义的访问能够触发语义的细化，从而甚至能够改善语义记忆。
3，学习过程中联合皮层信号流的时空细化
期刊：Nature Communications
作者：Niki
与纹理识别学习相关的时空维度
大脑皮层联合区编码新奇刺激和输出的关系，但是它们在任务学习过程中的参与原则仍不清楚。在动物习得某项任务之前，大脑皮层是如何建立起这种强化的刺激辨别能力的？
该研究通过在小鼠学习使用触须完成纹理分辨任务时，对新皮层进行广域的钙成像来考察学习过程中的皮层时空动力学。该研究揭示了学习过程中皮层layer2/3活动时空细化的两个阶段：在初学阶段，联合皮层在试验早期（声音起始线索和触须接触纹理之间）普遍处于抑制状态；随着学习的进行和任务熟练度的提高，一个时空激活序列逐渐形成，在纹理接触之前立即从听觉区扩散到联合皮层的前外侧区（RL），并继续进入桶状皮层（barre cortex），最终有效地辨别纹理。
辅助的相关分析佐证了联合皮层内与学习相关的分化和细化。该研究的结果表明初学期间联合皮层的普遍抑制先与学成后任务特异性信息流的增强。
4，动态环境学习过程中的功能性脑网络重构
期刊：Nature Communications
作者：Niki
研究方法示意图
a.感兴趣区，b.相关分析示意，c.边强度随时间变化，d.NMF方法示意图
动态多变的环境中，充满了不确定性和意外的变化。置身其中的人们需要在了解到重要的新信息时，比如常去的餐厅雇佣了新厨师，及时地调整对环境的看法。这种适应性地看法更新，以及对意外变化的处理通常被认为和背内侧额叶皮层，前脑岛，外侧前额叶皮层和外侧顶叶皮层有关。
作者认为动态环境下，大脑的网络连接会频繁地重新配置，尤其是额叶和顶叶之间的连接。通过fMRI 影像技术和基于非负矩阵分解（NMF）的无监督学习方法，该研究分解出了动态环境学习过程中的网络连接的子网络，并发现了驱动“更新”的变量（新奇性和不确定性）与特定连接模式的时域动态变化有关；这种功能连接的动态变化也和学习中的个体差异有关，反映了个体对环境变化的敏感性差异。
这些特定连接模式主要体现为额顶网络与其他功能网络之间更强的连接和功能整合。这项研究建立了学习中的动态更新和全脑功能连接之间的新的联系。
5，小脑可塑性和联想记忆受神经元周围基质网控制
期刊：PNAS
作者：Loren
习得EBC期间PNN减少
意义：了解学习和记忆的潜在机制，对于解决在衰老或继发性神经疾病中发生的认知功能下降至关重要。因为小脑控制的运动学习形式特征良好，因此它提供了一个理想系统来进行研究。
目前尚不清楚小脑记忆过程是否依赖于神经元周围基质网络(PNNs)的变化。本文证明，眼闪烁条件(EBC)作为小脑运动学习的一种形式，受到小鼠小脑深部核内的PNNs的动态调节，PNNs的变化对EBC记忆的形成和存储是必不可少的。这些结果共同揭示了控制运动联想记忆的一个重要机制。
摘要：神经元周围基质网络(PNNs)是细胞外基质分子的集合，围绕着多种类型神经元的胞体和树突，调节神经的可塑性。PNNs在深部小脑核团(DCN)神经元周围明显表达，但其在成人小脑可塑性和行为学中的作用尚不清楚。
本文发现，小鼠DCN中的PNNs在EBC过程中减少，EBC是一种依赖于DCN可塑性的联想运动学习形式。当记忆完全获得时，PNNs被恢复。酶消化DCN中的PNNs可以促进EBC学习，但完整的PNNs对记忆保持是必需的。
在结构水平上，PNNs的去除在体内诱导了明显的突触重排，从而增加了清醒行为小鼠DCN基线活性的抑制。这些结果表明，PNNs是调节小脑回路和功能的关键分子。
校审：Freya（brainnews编辑部）
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