Sequential Sampling as a Computational Principle of Episodic Memory

我们对特定事件的记忆——即我们所称的陈述性记忆（episodic memory）——通常被描述为过去的心理快照。我们会回想起自己在哪里、发生了什么以及谁在那里。然而，我们体验世界的方式很少像相机捕捉单一、完美的图像那样。相反，我们的眼睛不断地跳动，在捕捉世界的过程中呈现出一系列快速、局部的短暂瞥视。我们看一眼脸部，再看一眼手部，然后是背景物体，将这些碎片缝合在一起，形成一个连贯的场景。几十年来，科学家们一直在思考大脑是如何将这一系列转瞬即逝的瞥视转化为一个可以存储并随后回忆起来的单一且稳定的记忆。主流观点认为，大脑首先构建出一个物体的完整图像或场景，然后存储那张完成后的图片。但一项新的研究表明，这个过程要动态得多：注视的行为本身，以及我们注视的顺序，可能正是构建记忆的过程。

一个研究小组开发了一个计算机模型来测试这个想法，该模型提出，我们的记忆不仅仅是对所见之物的记录，更是基于我们观察路径而构建的一种构造。在他们的工作中，他们模拟了一个通过一次观察图像的一小部分来进行学习的系统，就像人类的眼睛一样。他们发现，这些瞥视的序列不仅是在收集信息，还在积极地塑造记忆本身。当系统连续多次聚焦于单个物体时，对该特定物体的记忆会变得更加清晰和鲜明。但当系统的目光在两个不同物体之间来回跳跃时，对这两个物体之间关系的记忆就会变得更强。至关重要的是，该模型显示注视的顺序至关重要。如果同一组视觉线索以不同的顺序呈现，产生的记忆也会不同，并且回忆特定物体细节的能力也会受损。

为了理解其运作方式，请想象一个旨在从一系列图像中学习的计算机程序，就像一名正在为考试复习的学生。研究人员给这个程序提供了一组自然照片，但他们不是一次展示整幅图，而是将图像的一系列局部小块依次输入。每个小块代表一次“注视”（fixation），或者说眼睛停顿聚焦的时刻。程序必须随着时间的推移整合这些小块，随着接收到更多线索，逐渐构建出整个图像的心理表征。研究人员发现，随着每一个新小块的加入，程序对图像内容的确定性就会降低。它可以非常迅速地识别出物体的总体类别，比如“狗”或“汽车”。但要精准定位到那只特定的狗或那辆特定的车，它需要更多的时间和更多的样本。随着程序积累这些瞥视，其对图像的内部表征变得更加有序且高效，在记住每个部分准确的位置和时间的同时，专注于最重要的特征。

这项研究还探讨了我们如何记忆事物之间的联系。在现实生活中，我们经常在相关的项目之间来回观看，比如一个人和他手里拿着的物体。研究人员测试了这些眼动行为的时机是否重要。他们创建了一些场景，让程序观察两幅不同的图像，要么是盯着第一幅看一会儿然后再看第二幅，要么是在两者之间快速切换。他们发现，“切换”模式（即目光在两项之间频繁移动）使得它们之间的联系在记忆中变得更加牢固。如果两个项目是以交替往复的节奏进行采样的，程序在受到第一个项目提示时，能更好地回忆起第二个项目。这表明，在相关事物之间移动目光不仅仅是注视的一个副作用，它还是在我们的脑海中将这些事物绑定在一起的一种机制。

或许最令人震惊的发现是，记忆本身包含了一份关于它是如何被构建的记录。研究人员通过将完全相同的视觉线索以不同的顺序呈现来测试这一点。尽管视觉信息是完全相同的，但产生的记忆却不同。当程序使用与原始注视顺序相匹配的线索来尝试回忆原始图像时，它成功了。但当顺序被打乱时，记忆变得模糊，程序难以识别出特定的图像，尽管它仍能猜出大致的类别。这意味着我们的注视“轨迹”——即我们眼睛所走的特定路径——被嵌入到了记忆之中。为了检索特定的记忆，我们的大脑可能需要部分重溯那条原始路径。

研究人员还模拟了当我们仅凭少量线索试图回忆某物时的情况，类似于我们试图从一张模糊的照片中回忆起一张脸。他们发现，检索线索与原始注视序列越匹配，记忆的效果就越好。如果线索共享了与原始编码相同的视觉细节和注意力顺序，系统就能高精度地重建特定的记忆。如果顺序错了，或者视觉细节缺失了，记忆就会失败。这支持了这样一种观点：记忆检索不仅仅是匹配一张图片，更是匹配那张图片最初被组装的过程。

最后，团队还探索了这种类型的记忆如何帮助我们重建缺失的部分。他们训练了一个独立的系统，根据通过序列采样创建的记忆表征来生成图像。他们发现，系统能够高精度地重建那些被直接注视过的图像部分。然而，对于那些从未被注视过的部分，系统则填充得较为松散，依赖于系统从其他图像中学到的通用模式。这反映了人类记忆的工作方式：我们清晰地记得那些我们专注观察的细节，而其余的场景则往往由我们的大脑利用常识和预期进行填充。

这些发现为我们思考如何记忆提供了一种全新的方式。我们的脑海中存储的并非一个完整、静态的事件图像，而是一个关于我们如何探索该事件的动态记录。我们眼球运动的序列、我们关注不同部分世界的顺序，以及我们注意力的节奏，都成为了记忆本身的一部分。这表明，我们观察世界的方式不仅是收集数据的一种手段，更是我们构建过去的基础组成部分。通过理解这一过程，科学家们希望能够更好地理解记忆是如何形成的，为什么有些记忆比其他的更清晰，以及注视这一简单的行为是如何塑造我们讲述自身生活的故事的。