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記憶不僅僅與過(guò)去有關(guān)：它由思想和自我組成。我們探訪(fǎng)大腦這座「寶庫」，來(lái)找出它究竟如何工作。

在《哈利·波特》系列電影中，它們是從魔杖尖流出的銀光，在最近的皮克斯電影《頭腦特工隊》（Inside Out）中，它們是放在腦海中架子上的小光球。但是真正的記憶是什么樣子的呢？大腦如何從外界獲取信息并將其存儲而后用于檢索呢？大腦的存儲庫在哪兒？它們長(cháng)什么樣，是如何工作的？

很多人都會(huì )好奇，很想知道這些問(wèn)題的答案，但是它們卻非常難回答。記憶研究者似乎經(jīng)常采用零散的方法。一些人關(guān)注于大腦細胞之間的連接細節，其他人則試圖理解記憶的主觀(guān)經(jīng)驗——比如，對于Marcel Proust來(lái)說(shuō)，瑪德琳蛋糕的味道能勾起自己某些童年記憶。然而，他們卻很少從更宏觀(guān)的角度考慮當我們生成新的記憶時(shí)，大腦是如何變化的？

但是，答案肯定存在，因此我開(kāi)始尋找記憶真正的樣子。我的目標是當我重溫一次經(jīng)歷或者回憶一個(gè)事實(shí)時(shí)，看看我大腦中有什么在繼續工作，而且我還發(fā)現了更多東西。記憶似乎是機器中的靈魂，能讓我們每個(gè)人變得獨一無(wú)二。

一些早期關(guān)于記憶的開(kāi)創(chuàng )性工作是20世紀60年代對海蛞蝓的研究。這些生物能長(cháng)到一英尺長(cháng)，而且有與之匹配的巨大神經(jīng)細胞。由于其身軀巨大，因此當新的記憶形成時(shí)，我們可以看到發(fā)生了什么。

通常，一個(gè)神經(jīng)元細胞中的電子脈沖會(huì )釋放化學(xué)遞質(zhì)，通過(guò)神經(jīng)細胞間隙或突觸可以激活另一個(gè)神經(jīng)元。早期的研究表明，當海蛞蝓對某個(gè)刺激做出簡(jiǎn)單反應時(shí)，它們的突觸會(huì )被增強。第一個(gè)神經(jīng)元的脈沖正要激活下一個(gè)神經(jīng)元（看圖）。這是所有具有神經(jīng)系統的動(dòng)物的記憶的基礎，正因此項工作，哥倫比亞大學(xué)的神經(jīng)科學(xué)家Eric Kandel獲得了2000年的諾貝爾獎。

長(cháng)按下圖，識別二維碼，關(guān)注機器之心公眾號

但這并沒(méi)有回答我的問(wèn)題。人類(lèi)的大腦包含約1000億個(gè)神經(jīng)元，平均每個(gè)神經(jīng)元與1000個(gè)其他神經(jīng)元相連接。這樣一來(lái)，我們就有了大約100萬(wàn)億個(gè)突觸。那么，當我創(chuàng )造出一個(gè)記憶時(shí)，這些突觸中哪一些被增強了呢？

在回答這一問(wèn)題的道路上，最重大的進(jìn)展來(lái)自于現代神經(jīng)科學(xué)中最悲傷的一個(gè)故事。1953年，Henry Molaison（長(cháng)期以來(lái)，他都被名字縮寫(xiě)H.M.來(lái)代替）接受了一次導致嚴重后果的手術(shù)。醫生試圖切除他腦中引發(fā)癲癇的組織，Molaison的癲癇源自于海馬體（分別位于大腦的兩邊的一對結構，由于其形狀與海馬相似，故其拉丁名取名為海馬體），因此醫生摘除了Molaison的一對海馬體。

然而，這個(gè)27歲的青年卻遭遇了嚴重的后果，從此無(wú)法在腦中保存長(cháng)時(shí)記憶，終生需要他人的護理（見(jiàn)下方「每天都是土撥鼠日」）。與此同時(shí)，這件事也在神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域產(chǎn)生了重大的影響——Molaison的某些能力被手術(shù)損壞了，但另一些能力卻幸存了下來(lái)，從中我們學(xué)到了許多。

Henry Molaison | 每天都是土撥鼠日

如果沒(méi)有長(cháng)時(shí)記憶會(huì )怎樣呢？Henry Molaison在1953年時(shí)因治療癲癇進(jìn)行了腦部手術(shù)，結果導致記憶受損，或許他的情況能給我們一些啟發(fā)。

與電影中那些失憶癥患者不同，H.M.（那些研究員們就是這么稱(chēng)呼他的）知道他是誰(shuí)，因為他保留了手術(shù)前的大部分記憶，但如果是新信息，他就無(wú)法記住，半分鐘后，他就忘了。研究員們常常會(huì )經(jīng)歷這樣的時(shí)刻：在他們離開(kāi)房間過(guò)會(huì )再回來(lái)，H.M.就認不出他們了。

如果Molaison看到鏡子中的他，他常常會(huì )驚訝于自己的年齡。他甚至忘記了他的父母已去世。不過(guò)大部分時(shí)候他并沒(méi)有覺(jué)得害怕或者疑惑，相反總是樂(lè )呵呵的。他經(jīng)常表達進(jìn)一步參與醫學(xué)研究的愿望，并熱衷于參與各類(lèi)測試。麻省理工學(xué)院的神經(jīng)科學(xué)家Suzanne Corkin說(shuō)：「他總是樂(lè )于助人?！顾呀?jīng)和H.M.一起工作了50余年了。

Corkin在她的《Permanent Present Tense》一書(shū)中描述到，和Molaison的互動(dòng)就像是處于超現實(shí)主義的邊緣。有一次坐車(chē)前往研究中心時(shí)，Molaison坐在后座，突然看到了車(chē)內儀表盤(pán)上的麥咖啡杯子。他說(shuō)道：「在我小時(shí)候，我認識一個(gè)叫做John McDonald的人?！顾v了些他們一起干的事。之后他看著(zhù)窗外，幾分鐘后，他又看到了那個(gè)杯子，「在我小時(shí)候，我認識一個(gè)叫做John McDonald的人?！顾貜土艘槐橥瑯拥墓适?，幾乎一字不差。僅僅幾分鐘后，他又重復了一遍。于是，研究員偷偷地把杯子扔到了座位之下。

Molaison似乎記得手術(shù)前自己所知道的事情，這意味著(zhù)，盡管海馬體對形成新記憶很關(guān)鍵，但它們對存儲記憶似乎沒(méi)那么重要。他的短時(shí)記憶也未受到影響，他能記住15～30秒內的信息，但再長(cháng)就不行了。此外，Molaison的腦損傷還表明，長(cháng)時(shí)記憶有一些重要的分區（見(jiàn)下方的一些名詞解釋?zhuān)?。他依然可以學(xué)習運動(dòng)技能，例如騎自行車(chē)。但是他無(wú)法對身邊發(fā)生的事物形成新的記憶，也無(wú)法理解新的事實(shí)。

Spiers直截了當地說(shuō)，這并不是形成記憶所需的唯一部分。盡管海馬體很重要，目前的研究幾乎都圍繞著(zhù)它展開(kāi)，但實(shí)際上，記憶也涉及到皮層，也就是大腦的最外層，那里能處理復雜的思想以及關(guān)于世界的感知覺(jué)。

比如說(shuō)，昨天你在花園里看到了一朵玫瑰，停下腳步來(lái)嗅其芬芳。這件事是由大腦后側和兩側負責視覺(jué)和嗅覺(jué)的皮層來(lái)處理。今天，如果你回想起這段經(jīng)歷，就會(huì )重新激活同樣的區域。這個(gè)想法有時(shí)被稱(chēng)作「重現」。人們提出這個(gè)想法已經(jīng)很多年了，但是直到過(guò)去十年中，才因大腦掃描技術(shù)的應用而得到了確認。當某個(gè)人第一次看見(jiàn)一張圖片時(shí)，掃描儀中可以看到大腦皮層的某個(gè)區域亮起來(lái)了；而當他再次回想這張圖片時(shí)，同樣的區域會(huì )再次發(fā)出亮光。

Molaison的案例證明，嗅到玫瑰芳香的短期記憶與海馬體無(wú)關(guān)。但是，如果因為某種原因，你創(chuàng )造了一個(gè)超過(guò)半分鐘的記憶，那么，大腦皮層相關(guān)區域與海馬體之間的聯(lián)系就被增強了。 Spiers說(shuō)，這樣，海馬體就與大腦皮層中不同的區域連接起來(lái)，將同一記憶的不同方面牢固地結合在一起。

今年，有人將它們所扮演的角色用一種美麗的方式展現出來(lái)了。研究者在人們試圖學(xué)習幾組無(wú)關(guān)概念（例如「奧巴馬」和「廚房里的錢(qián)包」）時(shí)掃描了他們的大腦，結果發(fā)現，在學(xué)習階段讓海馬體最活躍的那些概念能被更好地記住?！负ｑR體能讓你同時(shí)檢索所有的記憶元素?！乖擁椦芯康难芯空咧?、英國倫敦大學(xué)學(xué)院的心理學(xué)家Aidan Horner如是說(shuō)。

海馬體的這種功能有助于理解記憶的一個(gè)特征，即回憶起一段經(jīng)歷的某一方面可以自動(dòng)喚起這段經(jīng)歷的其他方面。比如，在電臺里聽(tīng)到一首歌能讓我們回憶起第一次聽(tīng)到它的瞬間，或者，早已被你忘記的瑪德琳蛋糕的味道能讓你憶起童年。Honer說(shuō)，「這簡(jiǎn)直就像是重新經(jīng)歷了一次?！?/p>

但是海馬體依舊有些地方令人疑惑。小鼠和大鼠實(shí)驗顯示，它在導航中起著(zhù)關(guān)鍵作用，有時(shí)它甚至被稱(chēng)為大腦的「衛星導航系統」。研究人員把電極放在動(dòng)物的海馬體中來(lái)記錄單個(gè)神經(jīng)元的活動(dòng)，結果發(fā)現有些細胞只有當動(dòng)物在某個(gè)地點(diǎn)時(shí)才會(huì )被激活。這些細胞被稱(chēng)為「位置細胞」。這些被激活的細胞在一起能告知小鼠和大鼠它現在所處的位置，精確度可達5平方厘米。Spiers說(shuō)，「當小鼠在迷宮中跑動(dòng)時(shí)，你可以看見(jiàn)神經(jīng)元依次被激活。僅僅通過(guò)這些小鼠位置細胞的活動(dòng)，你就可以推測出它們在哪里。這就相當于你在讀取它的大腦?！顾推渌芯咳藛T發(fā)現，哪怕在小鼠睡眠時(shí)這些位置細胞也可能被激活，同樣，我們也許在讀取它們的夢(mèng)境。

那么，為什么長(cháng)時(shí)記憶和導航都依賴(lài)于大腦里的同一塊區域呢？在Spiers看來(lái)，是先有導航這個(gè)功能。他說(shuō)，「任何需要通過(guò)四處活動(dòng)來(lái)覓食的動(dòng)物都最關(guān)心『在哪里』這個(gè)問(wèn)題?！闺S著(zhù)哺乳動(dòng)物發(fā)展成為越來(lái)越復雜的有智能的動(dòng)物，海馬體也產(chǎn)生了一個(gè)通用的機制，即把所有重要的事情都鞏固在記憶里。他說(shuō)，「網(wǎng)格系統非常適合把諸多東西繪制在其上?！?/p>

這是一個(gè)相當大膽的猜測，但是有些對癲癇病患者海馬體的研究支持這一想法，比如對Molaison的研究。如今，只會(huì )移除一邊的海馬體?！肝覀兛倳?huì )先檢查另一個(gè)海馬體是否能正常工作?！辜又荽髮W(xué)洛杉磯分校的神經(jīng)外科醫生Itzhak Fried說(shuō)。

為了確定問(wèn)題的來(lái)源，病人的海馬體上經(jīng)常插著(zhù)100個(gè)電極，然后在他的診所里呆上好幾周。多虧了他們我們才能發(fā)現，就如只有當小鼠進(jìn)入特定位置時(shí)，其海馬體里的某些神經(jīng)元才會(huì )被激活一樣，人類(lèi)海馬體里的某些神經(jīng)元也只會(huì )在辨認出某個(gè)東西的時(shí)候才會(huì )被激活。那個(gè)東西可能是一個(gè)地點(diǎn)，也可能是一個(gè)人，一個(gè)物品，或者是任何一樣東西。

2005年，Fried的團隊通過(guò)「珍妮弗·安妮斯頓神經(jīng)元（Jennifer Aniston neurons）」這個(gè)吸引人的概念而使得這個(gè)理論廣為人知，這一神經(jīng)元名稱(chēng)的由來(lái)是他們的第一批病人中有一個(gè)病人在看到這個(gè)影星照片的時(shí)候，恰好電極旁邊的一個(gè)神經(jīng)元被激活了。但是我原以為「認人」是視覺(jué)皮層干的事兒，這個(gè)功能是怎么和海馬體里的神經(jīng)元聯(lián)系起來(lái)的呢？

這兩個(gè)系統是這樣融合起來(lái)的：為了形成一段在某個(gè)場(chǎng)合看見(jiàn)珍妮弗·安妮斯頓的持續記憶，大腦皮層神經(jīng)元必須激活海馬體里的概念神經(jīng)元。如果你在埃菲爾鐵塔觀(guān)光時(shí)碰巧遇見(jiàn)她，你的海馬體里的「安妮斯頓神經(jīng)元」會(huì )和「埃菲爾鐵塔神經(jīng)元」一起被激活。這會(huì )加強它們之間的聯(lián)系的強度，以便形成一個(gè)長(cháng)期關(guān)聯(lián)。至少理論上是這樣的。Quian Quiroga說(shuō)。他和Fried已經(jīng)找到了一些證據：當給那些大腦中插入了電極的病人展示PS過(guò)的「埃菲爾鐵塔前的安妮斯頓」的照片后，在單獨看到埃菲爾鐵塔的照片時(shí)，這些病人的安妮斯頓神經(jīng)元也會(huì )被激活。

似乎Quian Quiroga和他的團隊正在見(jiàn)證的大腦中新記憶的誕生。他們甚至可能已經(jīng)觸及到「該過(guò)程涉及多少神經(jīng)元數目」這個(gè)問(wèn)題的答案了。為了做到這一點(diǎn)，他們必須從一系列假設出發(fā)：在人類(lèi)海馬體中有大約10億的神經(jīng)細胞，而且我們至少能辨識10000種不同的概念，比如地點(diǎn)、物體、朋友或是名人。當他們隨機選擇一張圖片展示給病人讓其辨認時(shí)發(fā)現，在對任意一個(gè)概念作出反應中，每個(gè)神經(jīng)元約有0.1%的幾率會(huì )被激活。這意味著(zhù)每一個(gè)概念都由大概1百萬(wàn)個(gè)海馬體神經(jīng)元參與編碼。

因此根據Quian Quiroga的理論，一段「我生日那天于埃菲爾鐵塔頂端見(jiàn)到安妮斯頓」的記憶包括了三個(gè)不同的概念，即約有3百萬(wàn)個(gè)海馬體的神經(jīng)元參與其中。難道不也應該包括那些代表我一整天情緒變化、我那天穿了什么、安妮斯頓的聲音等的皮層細胞嗎？或許，Quian Quiroga說(shuō)道，但并不總是這樣。他指出我們的記憶經(jīng)常缺少這樣的細節，「一段記憶的構成并沒(méi)有我們所認為的那么細致入微?！?/p>

如果他是對的，那么我曾經(jīng)幻想的聯(lián)系大腦皮層和海馬體的銀色記憶網(wǎng)絡(luò )都會(huì )隨著(zhù)經(jīng)歷的變化而變化。正如當我調整了對于安妮斯頓的記憶，在海馬區的神經(jīng)元會(huì )建立起新的連接，將它與巴黎的概念相關(guān)聯(lián)，同時(shí)過(guò)一段時(shí)間或許連接會(huì )變弱。

我喜歡將記憶看作概念集合這個(gè)想法，因為這表明了在構建思想模塊上，它們發(fā)揮了很大作用。畢竟，如果我對于茶、飲茶、是否喜歡它，如何儲藏等這些事物都沒(méi)有概念的話(huà)，我怎么會(huì )在進(jìn)入Spiers的辦公室時(shí)讓他幫我泡杯茶呢？「它們都是模糊的概念?！顾f(shuō)道。

但是其他人更愿意遵循這樣的思路來(lái)思考，比如領(lǐng)導谷歌DeepMind人工智能計劃的Demis Hassabis，他研究人類(lèi)的記憶希望從中得到啟發(fā)，來(lái)研發(fā)出更好的人工智能技術(shù)。他曾發(fā)現腦海馬區受過(guò)損傷的人在幻想未來(lái)和回憶過(guò)去方面都會(huì )面臨著(zhù)較大的困難，這意味著(zhù)記憶在我們形成思想等方面占據著(zhù)至關(guān)重要的地位。Demis Hassabis說(shuō)道，將對世界的認知拆分為對基礎概念的認知并不只是我們思考過(guò)去的一種方式，也是與現在和未來(lái)的一種思考方式。

這甚至能幫我們理解創(chuàng )造力?！溉绻@就是記憶的運作方式，那么我們的想象力肯定也依賴(lài)于相同的機制?！顾f(shuō)，「你仍然是把各個(gè)部分組合在一起，只不過(guò)用了另一種新奇的方式來(lái)完成工作而已?！乖谶@種猜想下，你記憶的方式匯總了你所認知的所有概念，這使你能用一種必然的方式來(lái)想象事物、計劃未來(lái)。沒(méi)有它們，你是無(wú)法產(chǎn)生想要一杯茶，或是幻想完美假日等想法的。

我問(wèn)Demis Hassabis：是我的記憶造就了我嗎？「記憶對于我們自身和我們的個(gè)性至關(guān)重要」他說(shuō)，「雖然這已經(jīng)是個(gè)老生常談的道理，但從某種角度來(lái)說(shuō)它是對的，我們只是所有記憶的集合?！?/p>