本文來(lái)自微信公眾號：神經(jīng)現實(shí)（ID：neureality），作者：Helen Thomson，譯者：Index，審校：山雞、阿莫東森，編輯：北方，題圖來(lái)自：《盜夢(mèng)空間》

記憶確保我們不至迷惘。它是維系我們每個(gè)人生活的紐帶，連接著(zhù)我們的過(guò)去和現在。

然而，直到最近我們才拼湊出記憶背后非同尋常的腦科學(xué)機制——這是一個(gè)關(guān)于遺忘癥患者、思維宮殿和與幽靈般的嘉年華的故事。

我們了解記憶最早的類(lèi)比之一來(lái)自古希臘——柏拉圖將記憶比作為蠟版上的雕刻，他最喜愛(ài)的學(xué)生亞里士多德在自己的著(zhù)作中也繼續引用這樣的比喻。

亞里士多德解釋說(shuō)，童年的遺忘是因為蠟質(zhì)太過(guò)于柔軟，而老年的遺忘則是因為其過(guò)于堅硬。

他認為，記憶并不位于大腦，而是遍布全身。他認為大腦的存在只是為了冷卻我們灼熱的心臟——我們的靈魂所在地。

- James O'Brien -

在很長(cháng)的一段時(shí)間里，人們都傾向于關(guān)注心臟而不是大腦——一部分原因是教會(huì )禁止解剖人腦。事實(shí)上，直到17世紀，人們才意識到大腦有思考的能力。

19世紀末，德國的心理學(xué)家赫爾曼·艾賓浩斯（Hermann Ebbinghaus）首次使用科學(xué)方法研究記憶。他不關(guān)注記憶在大腦中的何處，而是關(guān)注記憶是如何工作的。

在他最著(zhù)名的實(shí)驗中，艾賓浩斯發(fā)明了一張由超過(guò)2000個(gè)“無(wú)意義單詞”（例如“kaf”和“nid”）組成的詞表。通過(guò)觀(guān)察對這些詞匯的再認（recall）隨時(shí)間變化的狀態(tài)，他發(fā)現我們的遺忘進(jìn)程是一個(gè)“指數曲線(xiàn)”——也就是說(shuō)，學(xué)習剛結束時(shí)遺忘得最快；其后，隨著(zhù)時(shí)間的流逝，遺忘的速率會(huì )變慢。

同時(shí)，艾賓浩斯也劃分了三種記憶類(lèi)型——感覺(jué)記憶（sensory memory）、短時(shí)記憶（short-term memory）和長(cháng)時(shí)記憶（long-term memory）。這種劃分方式沿用至今。

- Anna Godeassi -

感覺(jué)記憶是進(jìn)入大腦的第一種記憶：它就是一瞬間的事兒——例如衣服碰到皮膚的觸感，或篝火傳入鼻腔的味道。倘若我們沒(méi)有注意到這些記憶，它們將會(huì )消失的無(wú)影無(wú)蹤。然而，如果你對其進(jìn)行思考，它們將會(huì )進(jìn)入短時(shí)記憶中。

人們在日常生活中，時(shí)常運用到短時(shí)記憶而不自知。比如，你能在句子的結尾明白其中所表達的含義，是因為你還記得句子開(kāi)頭講了什么。

研究人員們認為我們短時(shí)記憶的容量為7個(gè)物件（item），記憶保持時(shí)長(cháng)在15到30秒左右。對短時(shí)記憶的復述（rehearsal）可以將其轉為長(cháng)時(shí)記憶——那個(gè)空間近乎無(wú)限的用于長(cháng)時(shí)間儲存記憶的地方。

心智的理論

其后幾十年的研究拓寬了我們對記憶的理解。這其中最有影響力的人之一，則是英國心理學(xué)家弗雷德里克·巴特利特（Frederic Bartlett）。

他在1914年進(jìn)行了一系列實(shí)驗——他要求學(xué)生讀一個(gè)故事，然后將它們復述出來(lái)。

通過(guò)分析這些故事如何在幾天、幾個(gè)月，和幾年中轉變，他提出記憶是對事件的不完美重構。他認為，我們只記住很小一部分的原始觀(guān)察，并利用文化參照和個(gè)人知識來(lái)填補空缺的部分。

弗雷德里克·巴特利特——劍橋大學(xué)第一位實(shí)驗心理學(xué)教授，Alchetron

盡管我們對于人類(lèi)記憶的了解越來(lái)越深入，仍有很多疑問(wèn)等待解決。記憶存儲于何處？記憶到底為何物？這些都是美國心理學(xué)家卡爾·拉什里（Karl Lashley）用盡一生嘗試回答的問(wèn)題。

他最著(zhù)名的實(shí)驗，是在大鼠的大腦皮層特定區域內，尋找記憶的痕跡——溝壑曲折的大腦皮層在認知、感知、決策和其他關(guān)鍵功能中起著(zhù)重要作用。

從1935年開(kāi)始，他在大鼠進(jìn)行迷宮訓練前后，系統性地破壞特定的腦區。但是無(wú)論哪一部分的腦區被破壞，被訓練過(guò)的大鼠的仍然比未被訓練過(guò)的大鼠更快逃出迷宮。

拉什里得出結論：我們的學(xué)習和記憶能力必然與很多不同的腦區相關(guān)，而非由某個(gè)特定腦區決定。

卡爾·拉什里關(guān)于大鼠大腦的記憶儲存實(shí)驗，Discover Magazine

一個(gè)叫做亨利·莫萊森（Henry Molaison）的病人成為了這個(gè)理論的關(guān)鍵。

莫萊森經(jīng)歷了很多次嚴重的癲癇發(fā)作，他本人同意進(jìn)行刺激性的實(shí)驗性治療。1953年，外科醫生在他頭上鉆了個(gè)洞，將引起癲癇的部分——名為“海馬體”的大腦兩側的海馬狀區域——吸了出來(lái)。

這個(gè)手術(shù)很成功，在很大程度上解決了他的癲癇，但莫萊森卻因此患上了很?chē)乐氐慕⊥Y，無(wú)法長(cháng)期儲存新的記憶。

然而，莫萊森可以記住大部分手術(shù)前幾年的事情。他也能形成程序記憶（procedural memory），這是長(cháng)時(shí)記憶中有關(guān)“如何做某事”的一種記憶，例如如何騎自行車(chē)。

莫萊森的記憶問(wèn)題表明，海馬體是產(chǎn)生新記憶的關(guān)鍵，但記憶本身儲存在大腦的其他地方。

正常大腦與亨利·莫萊森術(shù)后大腦對比，Duck University

關(guān)鍵術(shù)語(yǔ)（Key terms）

海馬體：大腦中形成不同記憶的關(guān)鍵區域。形狀很像海馬。

神經(jīng)元：一種特殊的細胞，以電活動(dòng)的形式在大腦中傳遞信息。我們腦中有大約860億個(gè)這樣的細胞。

神經(jīng)遞質(zhì)：一種化學(xué)信使。電信號脈沖促使神經(jīng)元末端釋放神經(jīng)遞質(zhì)。神經(jīng)遞質(zhì)在突觸間隙中擴散，增強或者抑制附近的神經(jīng)元電脈沖。

語(yǔ)義記憶：有關(guān)想法或事實(shí)的長(cháng)時(shí)記憶，這些記憶不來(lái)自于個(gè)人經(jīng)驗，比如對于姓名或者顏色的記憶。

突觸：兩個(gè)神經(jīng)元之間的空隙，可以將一個(gè)神經(jīng)細胞的活動(dòng)傳導到下一個(gè)細胞中。這些突觸結構的變化對于記憶和學(xué)習是不可或缺的。

在接下來(lái)的46年里，包括蘇珊娜·科金教授（Suzanne Corkin）在內的神經(jīng)科學(xué)家對莫萊森進(jìn)行了定期的測試——盡管對于莫萊森來(lái)說(shuō)，每次相同的的對話(huà)都像是第一次發(fā)生一樣。“說(shuō)起來(lái)挺有意思的，”莫萊森對科金說(shuō)，“人們都在邊活邊學(xué)。我在正常生活，而你在因為我的生活而學(xué)到新的東西?！?/p>

盡管莫萊森的案列表明記憶并非由大腦中某一特定區域負責，但它仍然沒(méi)有回答記憶是如何形成的。

一起激發(fā)的神經(jīng)元連在一起

1906年，卡米洛·高爾基（Camillo Golgi）和圣提亞哥·拉蒙-卡哈爾（Santiago Ramón y Cajal）因展示了神經(jīng)元解剖結構的細胞染色技術(shù)的進(jìn)步，共同被授予諾貝爾獎。

多虧他們的工作，科學(xué)家們知道了在腦內有數百萬(wàn)的神經(jīng)元以電脈沖（electrical impulses）的方式來(lái)傳遞信息。當一個(gè)脈沖到達了神經(jīng)元的末端，這個(gè)電信號會(huì )促進(jìn)神經(jīng)遞質(zhì)（neurotransmitters）釋放。這些神經(jīng)遞質(zhì)穿越突觸間隙，作用于相鄰的神經(jīng)元，從而增強或者抑制第二個(gè)神經(jīng)元產(chǎn)生電脈沖。但是，這些神經(jīng)元如何形成長(cháng)時(shí)記憶依舊是個(gè)謎。

- Taylor Callery -

這個(gè)局面持續到1949年，直到唐納德·赫布（Donald Hebb）出版了上世紀最具影響力的神經(jīng)科學(xué)理論之一。他寫(xiě)道，兩個(gè)總是同時(shí)活躍的腦細胞很可能“關(guān)聯(lián)”起來(lái)。

它們的解剖學(xué)和生理學(xué)結構將會(huì )發(fā)生變化，從而促成新聯(lián)結的形成或是舊聯(lián)結的增強。赫布說(shuō)，一個(gè)神經(jīng)元的活動(dòng)會(huì )促進(jìn)其后的神經(jīng)元活動(dòng)。你也會(huì )經(jīng)常聽(tīng)到這樣的總結：“一起激發(fā)的神經(jīng)元連在一起（Neurons that fire together, wire together）?！?/p>

舉個(gè)例子，玫瑰花的香味和名字這兩個(gè)相關(guān)聯(lián)的概念，能夠反復多次同時(shí)地刺激腦內對應的神經(jīng)元，這些刺激使得對應神經(jīng)元的形狀發(fā)生改變，其間聯(lián)結增強。

因此，與玫瑰花氣味相聯(lián)系的神經(jīng)元，更可能刺激對應玫瑰花名字的神經(jīng)元。

赫布說(shuō)，這就是長(cháng)時(shí)記憶儲存的基礎。這些記憶能持續保存，是因為它們成為了神經(jīng)結構中獨一無(wú)二的部分。人們回憶的頻率越高，記憶就越強、越持久。

- Anna Godeassi -

幾乎在同一時(shí)間，加拿大的外科醫生懷爾德·潘菲爾德（Wilder Penfield）表明了刺激部分皮層可以喚醒記憶。

潘菲爾德對清醒的癲癇病人進(jìn)行手術(shù)。在給一名女性病人做手術(shù)時(shí)，他刺激了大腦皮層內覆蓋海馬狀突起的區域。

他的病人說(shuō)到：“我覺(jué)得我聽(tīng)到了一位母親在某處叫他的小兒子，這似乎是很多年前在我住處附近發(fā)生的一件事。

潘菲爾德再次刺激這個(gè)位置，母親的聲音再次出現在患者的腦海。潘菲爾德將刺激點(diǎn)稍微向左移一點(diǎn)，突然間這位女患者聽(tīng)到了更多的聲音。她說(shuō)，那是一個(gè)深夜，他們剛從嘉年華回來(lái)?！澳莾河泻芏嘤脕?lái)裝運動(dòng)物的大貨車(chē)”。

潘菲爾德的操作似乎使塵封已久的記憶回到病人的頭腦，就像是從一本滿(mǎn)是灰塵的相冊里隨機抽出一張照片那樣。

- Taylor Callery -

回憶仍是一個(gè)至今仍然沒(méi)有被完全理解的神秘過(guò)程。來(lái)自華盛頓大學(xué)的伊麗莎白·洛夫斯特教授（Elizabeth Loftus）的研究，使我們發(fā)現自己的回憶并不總是準確的。

在90年代，她在人們的頭腦中植入了虛假記憶，她說(shuō)服人們相信虛假的哽噎事件、瀕死的溺亡事件，她甚至讓人們相信他們曾被惡魔附體。她指出，疲勞、吸毒和智力低下都可能形成錯誤記憶的風(fēng)險。

她的研究揭示了一些十分不同尋常的東西：那就是，即便是已經(jīng)成型的記憶，也并非是一成不變的。每當我們回憶時(shí)，我們會(huì )增強那些已經(jīng)存在的神經(jīng)通路，這使得這些記憶增強，成為我們的更長(cháng)期的記憶。

但是在回憶的一小段時(shí)間里，我們的記憶是可塑的——我們可以重塑，甚至篡改它。

海馬體：記憶形成之處

隨著(zhù)成像技術(shù)的進(jìn)步，研究者們再次將注意力放在對腦內記憶存儲之地的精確定位上?，F在我們知道，海馬體的作用是將某個(gè)記憶的不同方面整合在一起。

人類(lèi)大腦中海馬體的位置，Neuroscientific

當人們企圖學(xué)習一些新的聯(lián)結，并在稍后回憶時(shí)，誰(shuí)的海馬體產(chǎn)生最多的活動(dòng)，誰(shuí)的回憶成績(jì)就最好。

仿佛海馬體在一開(kāi)始，就將這些聯(lián)結更好地整合在了一起。

這時(shí)，通過(guò)把所有的線(xiàn)索拼在一起，研究人員以為有了一個(gè)很好的記憶理論：他們推測所有傳入的信息在匯聚到海馬體之前，都在大腦皮層中被簡(jiǎn)單地處理過(guò)。

海馬體對新信息進(jìn)行分類(lèi)，判斷這些信息“有多重要”（即這個(gè)信息是否值得被記?。?/span>之后，對有必要的信息，通過(guò)形成新突觸將信息編碼到腦中。

然而，記錄和操縱大腦活動(dòng)的先進(jìn)方法，在近期顛覆了這一理論。

2017年，由高石北村（Takashi Kitamura）帶領(lǐng)的麻省理工學(xué)院研究團隊發(fā)現，短時(shí)記憶和長(cháng)時(shí)記憶實(shí)際上是同時(shí)產(chǎn)生的。

北村的團隊使用的新技術(shù)包括光遺傳學(xué)（optogenetics），這項技術(shù)利用光來(lái)激活和抑制細胞。他們也利用了單個(gè)記憶細胞的標記技術(shù)。研究團隊在實(shí)驗小鼠進(jìn)入房間時(shí)給它們一個(gè)微弱電擊，從而使小鼠對這個(gè)房間產(chǎn)生恐懼。

訓練一結束，研究人員就能看到在海馬體和前額皮質(zhì)（前額后面的一個(gè)區域）中形成的電擊記憶。

然而，在前額皮質(zhì)中的記憶細胞卻處于靜息狀態(tài)。記憶的痕跡確實(shí)存在——當研究者人為地刺激這些細胞時(shí)，這些老鼠呆住了，就如同再次身臨其境，感受到了恐懼。

光遺傳技術(shù)原理，Wikipedia

記憶并沒(méi)有逐漸從海馬體轉移到大腦皮層——它似乎已經(jīng)在皮層里了。兩周后，大腦皮層記憶細胞的形狀和活動(dòng)發(fā)生了變化，當老鼠來(lái)到這個(gè)小房間時(shí)，大腦皮層的記憶細胞自己變得活躍起來(lái)，這時(shí)海馬記憶細胞反而處于靜息狀態(tài)。

這種分析人類(lèi)大腦的復雜方法將繼續幫助我們理解健康的記憶，以及當它被疾病破壞時(shí)發(fā)生了什么。

- Eva Vázquez -

然而，有一些方法可以提高你的記憶力。倫敦大學(xué)學(xué)院的埃莉諾·馬奎爾（Eleanor Maguire）教授的研究表明，世界上最優(yōu)秀的記憶者的大腦在解剖學(xué)上和其他人沒(méi)有任何不同：記憶冠軍們只是利用了一種古老的技術(shù)，稱(chēng)為“位置法（method of loci）”。

想要記住大量的東西，你可以把它們放在一個(gè)“思維宮殿”周?chē)?。這可以是任何你熟悉的地方。要想回憶這些東西，你只需回憶你放置這些記憶的路線(xiàn)，并提取這些記憶即可。

這個(gè)技巧可以讓你在日后更易回憶起你所需要的事。試試吧：任何人都可以成為超級記憶者。

原文：https://www.sciencefocus.com/the-human-body/where-do-memories-form-and-how-do-we-know/

本文來(lái)自微信公眾號：神經(jīng)現實(shí)（ID：neureality），作者：Helen Thomson，譯者：Index，審校：山雞、阿莫東森，編輯：北方