背景介绍

2022年，北京市教育委员会和北京市学位委员会组织北京市优秀博士学位论文评选，共评出优秀博士学位论文123篇，优秀博士学位论文提名46篇。北京师范大学7篇论文获评北京市优秀博士学位论文，3篇论文获得北京市优秀博士学位论文提名。

认知神经科学与学习国家重点实验室博士刘婧（导师薛贵教授）的论文《人脑记忆动态编码、保持和提取的神经机制研究》获北京市优秀博士学位论文。本期我们一同走进刘婧博士的故事。

(资料图)

/作者简介 /

刘婧，于2014年本科毕业后直接保送至北京师范大学认知神经科学与学习国家重点实验室攻读博士研究生，师从薛贵教授，并于2021年毕业。在此期间，作为国家公派联合培养博士研究生赴德国波鸿鲁尔大学Nikolai Axmacher课题组交流学习。现为香港理工大学应用社会学系研究助理教授。主要研究方向集中于情景记忆的表征及其随时间的动态变化，以及睡眠对记忆巩固的影响。博士研究生期间的工作已发表于Science Advances, Proceedings of the National Academy of Sciences, Journal of Neuroscience, NeuroImage等期刊。同时，是多个学术期刊（例如，Nature Human Behaviour和Scientific reports）的审稿人。

刘婧和导师薛贵教授的合影

/论文基本信息 /

中文标题：人脑记忆动态编码、保持和提取的神经机制研究

英文标题：The Neural Mechanisms of Dynamic Encoding, Retention,and Retrieval During Human Memory

奖 项：2022年北京市优秀博士学位论文

论文摘要：

本论文使用了颅内脑电记录和脑磁图成像技术，结合多变量模式分析、表征动态分析、视觉深度神经网络模型以及中文语义向量模型等多种前沿的分析方法，系统地考察了记忆三个阶段，编码、保持和提取，过程中的神经表征内容以及从编码到提取阶段的表征的动态变化。研究发现，视觉刺激的神经表征在编码阶段高度动态变化，逐渐转变成语义和抽象语义表征，这种动态变化越强，编码晚期的表征精度越高，越有利于稳定的记忆形成和提取；短时记忆保持阶段存在项目特异性神经表征，更多保持抽象语义信息；短时记忆的神经表征整体上表现稳定，在更精细的时间尺度上波动并与海马低频活动的相位耦合；成功的记忆提取阶段的神经表征包含抽象语义信息，而不包含视觉信息。从更大的时间尺度（即不同记忆阶段之间）来看，记忆的编码、保持和提取阶段的神经表征经历了多个阶段的变换过程，其中编码阶段的项目特异性神经表征相似性高于其他阶段。提取和保持阶段之间的项目特异性表征相似性高于提取和编码阶段之间的项目特异性表征相似性。

/论文主要创新点 /

1.理论的创新。本论文的发现颠覆了早期的情景记忆神经激活模式再现假说，为情景记忆的形成和提取提供了一种新的理论框架，即记忆的动态表征理论。该理论强调了（1）自然视觉刺激的神经表征在编码阶段经历从基本视觉特征到抽象语义特征的动态变化，这种动态变化过程是自下而上的感知觉信息输入和已有知识经验交互的结果；（2）高级视觉表征和抽象语义表征都能够在短时记忆中进行稳定保持，而只有抽象语义表征在记忆提取中得到了很好的再现；（3）从编码到短时记忆保持，再从保持到记忆提取阶段，记忆的神经表征内容和空间模式经历了多阶段的变化。

2.研究方法和技术的创新。在脑成像数据记录方面，本论文使用了具有极高时间分辨率和空间分辨率的颅内脑电记录方法直接记录记忆任务过程中大脑神经元集群的信号。此外，借助电极均匀覆盖全脑的脑磁图成像技术，本论文考察不同脑区在记忆加工过程中的动态表征。在数据分析方法上，本论文使用多种前沿的分析方法，其中包括多变量表征模式相似性分析和基于机器学习的神经解码分析，来考察不同时间和不同空间上记忆的神经表征，并结合了视觉深度神经网络模型以及中文语义向量模型，来考察神经活动对记忆信息的层级性加工。

/代表性创新成果 /

1.Liu, J., & Xue, G. (in press). What is the contribution of iEEG as compared to other methods to cognitive neuroscience? (Invited book chapter of Intracranial EEG for Cognitive Neuroscientists, Edited by Nikolai Axmacher, in press with Springer Nature).

2.Liu, J., Zhang, H., Yu, T., Ren, L., Ni, D., Yang, Q., Lu, B., Zhang, L., Axmacher, N., & Xue, G. (2021). Transformative neural representations support long-term episodic memory. Science Advances, 7(41), eabg9715.

3.Liu, J.#, Zhang, H.#, Yu, T., Ni, D., Ren, L., Yang, Q., Lu, B., Wang, D., Heinen, R., Axmacher, N., & Xue, G. (2020). Stable maintenance of multiple representational formats in human visual short-term memory. Proceedings of the National Academy of Sciences, 117(51), 32329–32339.

4.Sheng, J., Zhang, L., Liu, C., Liu, J., Feng, J., Zhou, Y., Hu, H., & Xue, G. (2022). Higher-dimensional neural representations predict better episodic memory. Science Advances, 8(16), eabm3829.

5.Feng, K., Zhao, X., Liu, J., Cai, Y., Ye, Z., Chen, C., & Xue, G. (2019). Spaced learning enhances episodic memory by increasing neural pattern similarity across repetitions. Journal of Neuroscience, 39(27), 5351–5360.

/获奖感言 /

尊敬的评审专家、老师、同学们，非常感谢你们的认可和鼓励。我很荣幸能够获得这个奖项，这是我学术生涯中的一次重要荣誉。

首先，我要感谢我的导师，薛贵教授。他是我学术道路的领路人、风向标，是他一直以来的悉心指导和无私支持，让我在论文研究过程中逐步成长。他严谨治学的精神、独到的见解和丰富的研究经验让我受益匪浅。同时，我也要感谢Xuelab的各位同学们，北京宣武医院和德国波鸿鲁尔大学的合作者们，以及指导完善论文的答辩老师们，是你们的共同支持，才有了这篇论文。

获得这个奖项不仅是我个人多年努力的结果，更是团队合作的成果。在研究过程中，我学到了很多新的知识和技能，也深刻认识到了科研工作的不易和重要性。我将继续保持谦虚、勤奋、认真的态度，不断提高自己的研究水平和创新能力。

此外，我也要感谢我的家人和朋友们，是你们在背后默默支持和鼓励，让我有了坚定的信念和持之以恒的毅力。你们的爱和关心，一直是我前进的动力。

最后，我希望能够在未来的研究生涯中，为学术事业和社会进步做出更大的贡献。

文章来源 | 京师人才培养