Life's events are scattered throughout time, yet we often recall different events in the context of an integrated narrative. Prior research suggests that the hippocampus, which supports memory for past events, can support the integration of overlapping associations or separate events in memory. However, the conditions that lead to hippocampus-dependent memory integration are unclear. We used functional brain imaging to test whether the opportunity to form a larger narrative (narrative coherence) drives hippocampal memory integration. During encoding of fictional stories, patterns of hippocampal activity, including activity at boundaries between events, were more similar between distant events that formed one coherent narrative, compared with overlapping events taken from unrelated narratives. One day later, the hippocampus preferentially supported detailed recall of coherent narrative events, through reinstatement of hippocampal activity patterns from encoding. These findings demonstrate a key function of the hippocampus: the integration of events into a narrative structure for memory.

Abstract Recent work in cognitive and systems neuroscience has suggested that the hippocampus might support planning, imagination, and navigation by forming “cognitive maps” that capture the structure of physical spaces, tasks, and situations. Critically, navigation involves planning within a context and disambiguating similar contexts to reach a goal. We examined hippocampal activity patterns in humans during a goal-directed navigation task to examine how contextual and goal information are incorporated in the construction and execution of navigational plans. Results demonstrate that, during planning, the hippocampus carries a context-specific representation of a future goal. Importantly, this effect could not be explained by stimulus or spatial information alone. During navigation, we observed reinstatement of activity patterns in the hippocampus ahead of participants’ required actions, which was strongest for behaviorally relevant points in the sequence. These results suggest that, rather than simply representing overlapping associations, hippocampal activity patterns are powerfully shaped by context and goals.

Abstract Life’s events are scattered throughout time, yet we often recall different events in the context of an integrated narrative. Prior research suggests that the hippocampus, which supports memory for past events, can sometimes support integration of overlapping associations or separate events, but the conditions which lead to hippocampus-dependent memory integration are unclear. We used functional brain imaging to test whether the ability to form a larger narrative (narrative coherence) drives hippocampal memory integration. During encoding of fictional stories, the hippocampus supported patterns of activity, including activity at boundaries between events, which were more similar between distant events that formed one coherent narrative, compared with events taken from unrelated narratives. Twenty-four hours later, the hippocampus preferentially supported detailed recall of coherent narrative events, through reinstatement of hippocampal activity patterns from encoding. These findings reveal a key function of the hippocampus: the dynamic integration of events into a narrative structure for memory.

Abstract When making a turn at a familiar intersection, we know what items and landmarks will come into view. These perceptual expectations, or predictions, come from our knowledge of the context, however it’s unclear how memory and perceptual systems interact to support the prediction and reactivation of sensory details in cortex. To address this, human participants learned the spatial layout of animals positioned in a cross maze. During fMRI, participants navigated between animals to reach a target, and in the process saw a predictable sequence of five animal images. Critically, to isolate activity patterns related to item predictions, rather than bottom-up inputs, one quarter of trials ended early, with a blank screen presented instead. Using multivariate pattern similarity analysis, we reveal that activity patterns in early visual cortex, posterior medial regions, and the posterior hippocampus showed greater similarity when seeing the same item compared to different items. Further, item effects in posterior hippocampus were specific to the sequence context. Critically, activity patterns associated with seeing an item in visual cortex and posterior medial cortex, were also related to activity patterns when an item was expected, but omitted, suggesting sequence predictions were reinstated in these regions. Finally, multivariate connectivity showed that patterns in the posterior hippocampus at one position in the sequence were related to patterns in early visual cortex and posterior medial cortex at a later position. Together, our results support the idea that hippocampal representations facilitate sensory processing by modulating visual cortical activity in anticipation of expected items.

Abstract Successful learning depends on various factors such as depth of processing, motivation, or curiosity about information. A strong drive to learn something or the expectation of receiving a reward can be crucial to enhance learning. However, the influence of curiosity on the processing of information-related feedback and its similarity with reward processing is not well understood. This study examined whether states of curiosity influence specific event-related-potentials (ERPs) associated with reward processing and whether these ERPs are related with later memory benefits. In an initial screening phase, participants indicated their curiosity and confidence about answers to various trivia questions. In a subsequent study phase, we targeted different time windows related to feedback processing during the presentation of trivia answers containing the Reward-Positivity (RewP; 250 - 350 ms), the P3 (250 - 500 ms), and the Late-Positive-Potential (LPP; 600 - 1000 ms). In a delayed surprise memory test, we found that participants recalled more high-than low-curiosity answers. The RewP, P3 and LPP showed greater positive mean amplitudes for high compared to low curiosity, reflecting increased feedback processing. In addition, we found that the RewP and the P3 showed more positive mean amplitudes for later recalled compared to later forgotten answers, but curiosity did not modulate this encoding-related finding. These findings support the view that curiosity can act as an amplifier of reward-related feedback processing and opens the investigation of further curiosity-related ERP studies.