一文詳解「人類記憶從何而來」？

記憶確保我們不至迷惘。它是維繫我們每個人生活的紐帶，連接著我們的過去和現在。

然而，直到最近我們才拼湊出記憶背後非同尋常的腦科學機制——這是一個關於遺忘症患者、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比之一來自古希臘——柏拉圖將記憶比作為蠟版上的雕刻，他最喜愛的學生亞里斯多德在自己的著作中也繼續引用這樣的比喻。

亞里斯多德解釋說，童年的遺忘是因為蠟質太過於柔軟，而老年的遺忘則是因為其過于堅硬。

他認為，記憶並不位於大腦，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 -

在很長的一段時間裡，人們都傾向於關注心臟而不是大腦——一部分原因是教會禁止解剖人腦。事實上，直到17世紀，人們才意識到大腦有思考的能力。

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

在他最著名的實驗中，艾賓浩斯發明了一張由超過2000個「無意義單詞」（例如「kaf」和「nid」）組成的詞表。通過觀察對這些詞彙的再認（recall）隨時間變化的狀態，他發現我們的遺忘進程是一個「指數曲線」——也就是說，學習剛結束時遺忘得最快；其後，隨著時間的流逝，遺忘的速率會變慢。

同時，艾賓浩斯也劃分了三種記憶類型——感覺記憶（sensory memory）、短時記憶（short-term memory）和長時記憶（long-term memory）。這種劃分方式沿用至今。

- Anna Godeassi -

感覺記憶是進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。倘若我們沒有注意到這些記憶，它們將會消失的無影無蹤。然而，如果你對其進行思考，它們將會進入短時記憶中。

人們在日常生活中，時常運用到短時記憶而不自知。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頭講了什麼。

研究人員們認為我們短時記憶的容量為7個物件（item），記憶保持時長在15到30秒左右。對短時記憶的複述（rehearsal）可以將其轉為長時記憶——那個空間近乎無限的用於長時間儲存記憶的地方。

心智的理論

其後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，則是英國心理學家弗雷德裡克·巴特利特（Frederic Bartlett）。

他在1914年進行了一系列實驗——他要求學生讀一個故事，然後將它們複述出來。

通過分析這些故事如何在幾天、幾個月，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察，並利用文化參照和個人知識來填補空缺的部分。

弗雷德裡克·巴特利特——劍橋大學第一位實驗心理學教授，Alchetron

儘管我們對於人類記憶的了解越來越深入，仍有很多疑問等待解決。記憶存儲於何處？記憶到底為何物？這些都是美國心理學家卡爾·拉什裡（Karl Lashley）用盡一生嘗試回答的問題。

他最著名的實驗，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、決策和其他關鍵功能中起著重要作用。

從1935年開始，他在大鼠進行迷宮訓練前後，系統性地破壞特定的腦區。但是無論哪一部分的腦區被破壞，被訓練過的大鼠的仍然比未被訓練過的大鼠更快逃出迷宮。

拉什裡得出結論：我們的學習和記憶能力必然與很多不同的腦區相關，而非由某個特定腦區決定。

卡爾·拉什裡關於大鼠大腦的記憶儲存實驗，Discover Magazine

一個叫做亨利·莫萊森（Henry Molaison）的病人成為了這個理論的關鍵。

莫萊森經歷了很多次嚴重的癲癇發作，他本人同意進行刺激性的實驗性治療。1953年，外科醫生在他頭上鑽了個洞，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。

這個手術很成功，在很大程度上解決了他的癲癇，但莫萊森卻因此患上了很嚴重的健忘症，無法長期儲存新的記憶。

然而，莫萊森可以記住大部分手術前幾年的事情。他也能形成程序記憶（procedural memory），這是長時記憶中有關「如何做某事」的一種記憶，例如如何騎自行車。

莫萊森的記憶問題表明，海馬體是產生新記憶的關鍵，但記憶本身儲存在大腦的其他地方。

正常大腦與亨利·莫萊森術後大腦對比，Duck University

關鍵術語（Key terms）

海馬體：大腦中形成不同記憶的關鍵區域。形狀很像海馬。

神經元：一種特殊的細胞，以電活動的形式在大腦中傳遞信息。我們腦中有大約860億個這樣的細胞。

神經遞質：一種化學信使。電信號脈衝促使神經元末端釋放神經遞質。神經遞質在突觸間隙中擴散，增強或者抑制附近的神經元電脈衝。

語義記憶：有關想法或事實的長時記憶，這些記憶不來自於個人經驗，比如對于姓名或者顏色的記憶。

突觸：兩個神經元之間的空隙，可以將一個神經細胞的活動傳導到下一個細胞中。這些突觸結構的變化對於記憶和學習是不可或缺的。

在接下來的46年裡，包括蘇珊娜·科金教授（Suzanne Corkin）在內的神經科學家對莫萊森進行了定期的測試——儘管對於莫萊森來說，每次相同的的對話都像是第一次發生一樣。「說起來挺有意思的，」莫萊森對科金說，「人們都在邊活邊學。我在正常生活，而你在因為我的生活而學到新的東西。」

儘管莫萊森的案例表明記憶並非由大腦中某一特定區域負責，但它仍然沒有回答記憶是如何形成的。

一起激發的神經元連在一起

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

多虧他們的工作，科學家們知道了在腦內有數百萬的神經元以電脈衝（electrical impulses）的方式來傳遞信息。當一個脈衝到達了神經元的末端，這個電信號會促進神經遞質（neurotransmitters）釋放。這些神經遞質穿越突觸間隙，作用於相鄰的神經元，從而增強或者抑制第二個神經元產生電脈衝。但是，這些神經元如何形成長時記憶依舊是個謎。

- Taylor Callery -

這個局面持續到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科學理論之一。他寫道，兩個總是同時活躍的腦細胞很可能「關聯」起來。

它們的解剖學和生理學結構將會發生變化，從而促成新聯結的形成或是舊聯結的增強。赫布說，一個神經元的活動會促進其後的神經元活動。你也會經常聽到這樣的總結：「一起激發的神經元連在一起（Neurons that fire together, wire together）。」

舉個例子，玫瑰花的香味和名字這兩個相關聯的概念，能夠反覆多次同時地刺激腦內對應的神經元，這些刺激使得對應神經元的形狀發生改變，其間聯結增強。

因此，與玫瑰花氣味相聯繫的神經元，更可能刺激對應玫瑰花名字的神經元。

赫布說，這就是長時記憶儲存的基礎。這些記憶能持續保存，是因為它們成為了神經結構中獨一無二的部分。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行手術。在給一名女性病人做手術時，他刺激了大腦皮層內覆蓋海馬狀突起的區域。

他的病人說到：「我覺得我聽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生的一件事。

潘菲爾德再次刺激這個位置，母親的聲音再次出現在患者的腦海。潘菲爾德將刺激點稍微向左移一點，突然間這位女患者聽到了更多的聲音。她說，那是一個深夜，他們剛從嘉年華回來。「那兒有很多用來裝運動物的大貨車」。

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

- Taylor Callery -

回憶仍是一個至今仍然沒有被完全理解的神秘過程。來自華盛頓大學的伊莉莎白·洛夫斯特教授（Elizabeth Loftus）的研究，使我們發現自己的回憶並不總是準確的。

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，即便是已經成型的記憶，也並非是一成不變的。每當我們回憶時，我們會增強那些已經存在的神經通路，這使得這些記憶增強，成為我們的更長期的記憶。

但是在回憶的一小段時間裡，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

隨著成像技術的進步，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。現在我們知道，海馬體的作用是將某個記憶的不同方面整合在一起。

人類大腦中海馬體的位置，Neuroscientific

當人們企圖學習一些新的聯結，並在稍後回憶時，誰的海馬體產生最多的活動，誰的回憶成績就最好。

仿佛海馬體在一開始，就將這些聯結更好地整合在了一起。

這時，通過把所有的線索拼在一起，研究人員以為有了一個很好的記憶理論：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單地處理過。

海馬體對新信息進行分類，判斷這些信息「有多重要」（即這個信息是否值得被記住）之後，對有必要的信息，通過形成新突觸將信息編碼到腦中。

然而，記錄和操縱大腦活動的先進方法，在近期顛覆了這一理論。

2017年，由高石北村（Takashi Kitamura）帶領的麻省理工學院研究團隊發現，短時記憶和長時記憶實際上是同時產生的。

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

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

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

光遺傳技術原理，Wikipedia

記憶並沒有逐漸從海馬體轉移到大腦皮層——它似乎已經在皮層裡了。兩周後，大腦皮層記憶細胞的形狀和活動發生了變化，當老鼠來到這個小房間時，大腦皮層的記憶細胞自己變得活躍起來，這時海馬記憶細胞反而處於靜息狀態。

這種分析人類大腦的複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發生了什麼。

- Eva Vázquez -

然而，有一些方法可以提高你的記憶力。倫敦大學學院的埃莉諾·馬奎爾（Eleanor Maguire）教授的研究表明，世界上最優秀的記憶者的大腦在解剖學上和其他人沒有任何不同：記憶冠軍們只是利用了一種古老的技術，稱為「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「思維宮殿」周圍。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，並提取這些記憶即可。

這個技巧可以讓你在日後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/

本文來自微信公眾號：神經現實

作者 | Helen Thomson

譯者 | Index