海马体通过组合与回放构建未来行为

发布时间：

2025-04-01 11:28

来源：

脑科学网

海马体在记忆、想象和构建性推理中起着关键作用。最近的研究表明，海马体的神经元反应可以通过状态空间模型来解释，这些模型模拟了经验之间的转换。为了调和这些观点，Jacob J. W. Bakermans等研究人员通过模拟和海马体记录，展示了如果状态空间是从现有构建块或原语中组合构建的，海马体反应可以被解释为组合记忆，将这些原语绑定在一起。这一发现使代理能够在没有新学习的情况下在新环境中表现出最优行为，直接从组合中推断行为。

海马体细胞提供了预学习构建块的组合，指定了它们在当前经验中的排列。这意味着海马体不再需要自己学习转换，因为这些转换是从构建块的动力学中继承的。此外，研究还表明，在探索过程中形成这些组合的记忆为未来行为提供了理想的状态空间。

如果构建块具有前向模型，则可以通过回放（replay）离线形成记忆，从而使代理能够有效地为未来行为构建组合状态空间。实验数据支持了这一组合机制，表明当发现新的结构元素时，回放会构建一个组合记忆，嵌入到该地标的向量中。计算模型（如REMERGE和Tolman-Eichenbaum machine, TEM）此前已经表明，海马体中的联合编码支持泛化，但本文的模型通过形成结构-结构联合，从结构构建块中组合状态空间，从而能够泛化行为。

研究还提出了回放在构建新皮质原语中的作用，特别是在睡眠中通过生成训练样本来学习组合策略。这种组合推理是人类和动物认知的基本属性，未来在认知和神经反应的模型中，组合推理将扮演越来越重要的角色。研究发表在 Nature Neuroscience 上。