科學(xué)家解開記憶之謎
記憶是多種不同事物的集合,可以是微妙的感覺、具體的影像、連貫不連貫的事件過程;也可以是抽象的概念和邏輯。不論哪種記憶,都是大腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的一 組神經(jīng)元被激發(fā),形成某種特定的連通回路。大腦儲存的方式是把事情分拆為最基本的單元,每個單元分別由指定的神經(jīng)元儲存。
與某事件相關(guān)的素材以適當?shù)拈g隔重復(fù)出現(xiàn),而不是一次性出現(xiàn),回憶這件事情會更加容易。比如,在幾天內(nèi)多次、短時間看到同一張臉,就比在一天內(nèi)長時間對著這張臉更容易記住。這就是心理學(xué)家40年前提出過一種編碼變異假說。
其中一個原因就是,多背景的聯(lián)系能從多途徑提取記憶:這張臉與多種不同的背景聯(lián)系起來,比如學(xué)校、工作場所和家庭相對于舞會等單純的一種背景,更容易讓人想起。每種不同的背景或環(huán)境,能激活大腦的不同功能區(qū)。這一假說認為,不同的神經(jīng)反應(yīng)能提高記憶。
但是得克薩斯州立大學(xué)認知神經(jīng)科學(xué)家拉塞爾·博德里克領(lǐng)導(dǎo)的一項神經(jīng)影像研究提出,反過來也是對的,即用同一種背景多次激活同樣的神經(jīng)連接方式,事物能被更好地記憶下來。
既存在又不存在的記憶
完整的記憶只有在被提取時才形成,它既存在又不存在。我們無法在大腦中找到記憶圖像,它只是百億個神經(jīng)元的組合。不同的記憶素材通過編碼,儲存在不同的腦區(qū),提取的方式也不同,需要幾十個不同的腦區(qū)共同合作,才能形成或再現(xiàn)。
短暫記憶靠神經(jīng)傳導(dǎo)素增強神經(jīng)元之間的信息傳遞形成,只能保留幾分鐘;而長期記憶能保存許多天甚至多年。不斷重復(fù)能使短暫記憶轉(zhuǎn)變?yōu)殚L期記憶。通過不 斷重復(fù),大腦中的化學(xué)信號系統(tǒng)會把一種特殊蛋白質(zhì)推入神經(jīng)元的核心,并且在那里啟動遺傳基因合成蛋白質(zhì),神經(jīng)元因此有了基本的改變,增加新的觸突,創(chuàng)造新 的連接網(wǎng)絡(luò)。結(jié)果是大腦有了結(jié)構(gòu)性的改變,這就是長期記憶的建立。
多樣化刺激形成記憶,重復(fù)性刺激形成記憶
博德里克的研究小組用功能磁共振成像檢測了24個受試者的大腦活動。他們讓受試者看120張不熟悉的面孔,每張臉以不同的間隔重復(fù)4次,用fMRI掃 描記錄大腦在整個過程中的活動圖像。一小時后,把這些面孔和120張新面孔混合起來,再讓他們看,并詢問受試者對每張臉的熟悉程度。
研究人員查看了記錄下來的大腦反應(yīng),當受試者第一次看到某張臉時,神經(jīng)活動集中在與視覺感知和記憶有關(guān)的20個腦區(qū)。后來,當要再次識別面孔時,每次 都在其中9個腦區(qū)產(chǎn)生相似的神經(jīng)活動方式,尤其是與目標認知相關(guān)的區(qū)域。如果面孔被忘記,則不能形成同樣的神經(jīng)活動方式。
在另一次獨立實驗中,研究小組給受試者聽180個單詞,每個重復(fù)3次,同時用fMRI掃描記錄大腦活動。6小時之后,對受試者進行的兩次記憶測試表明,當被記住的單詞重復(fù)時,在這20個腦區(qū)中,有15個引起了相似的神經(jīng)活動。
研究人員認為,試驗結(jié)果解釋了記憶研究領(lǐng)域長期存在的一項爭論,即通過刺激,同樣的神經(jīng)連接重新激活時,就會形成一幕記憶。記憶完成的精確與否,取決于不同腦區(qū)活動方式重連得是否精確,而不是更多的連接方式。
耶魯大學(xué)的認知神經(jīng)學(xué)家馬文·諄認為,這一結(jié)果并沒有否定編碼變異假說,因為博德里克研究小組的實驗環(huán)境與編碼變異假說完全不同。如果要直接檢驗假說,應(yīng)當設(shè)置另一種環(huán)境。
英國劍橋大學(xué)認知與腦科學(xué)部醫(yī)學(xué)研究理事會的里克·漢森認為,當多次受到同一目標沖擊時,更吸引人的單詞或面孔更容易再度引發(fā)大腦形成同樣的連接方式,也更容易形成記憶。這種影響能解釋實驗結(jié)果而無需****編碼變異假說。
為了分析這種情況,還須進一步分析受試者對單個目標的大腦反應(yīng)。博德里克說,我們把這些神經(jīng)影像數(shù)據(jù)綜合起來,有助于更好地理解編碼變異理論。也許情況正相吻合,編碼變異假說跟我們的實驗結(jié)果并不違背。