我之为我,唯因记忆
——探索记忆的奥秘

文/赵后雨 胡 瑞 沈兴华

我之为我,唯因记忆。除了身体上的岁月留痕,唯有头脑中的记忆能联结此刻的你与此前每一个时刻的你。没有记忆,今天的你与昨天的你就没有任何关系,你的知识、爱好和许多不寻常的经历也将毫无意义。甚至可以说,记忆就是你本身。
因此也就不难理解,如今蓬勃发展的神经科学为何致力于研究“记忆是什么”“如何控制记忆”。综观近期研究结果,我们可以发现,其中最有趣的是对记忆的另一面——遗忘的重新审视,而它在过去一直是被人们忽视的。
当往昔的珍贵记忆变得模糊或者重要任务被遗忘时,人们会觉得自己的记忆出了问题。但最近的研究显示,记忆并不像人们通常认为的那样,要么准确要么错误。相反,有充足的理由相信,人的记忆是可塑的。
记忆并不是存储于大脑中的档案,每个人从一开始就以自己的风格创造记忆。睡眠时,大脑会小心翼翼地将记忆以最优方式整合起来。技术也会影响人的记忆方式,甚至会创造出全新的记忆。至于遗忘,尽管可能令人懊恼,却是必不可少的。可以说,记忆其实是一种错觉——每一次回忆都不可避免地伴随着想象,其精妙的设计是为了帮助人们更好地生活。

人为什么有记忆
答案似乎很明显,记忆是有关过去的,是个人经历的数据库。事实上,对脑损伤或者健忘症人群的研究显示,这个数据库的功能远不止回忆信息。
有一个经典案例。20世纪80年代早期,一名患者在遭遇摩托车事故之后,情景记忆能力受损:他能够记住事实,但是记不住个人经历。令人难以理解的是,记忆功能受损阻碍了他完成其他事情。“对记忆能力受损患者的研究发现,他们想象未来的能力也会受损。”英国伦敦大学的马圭尔说。
现在我们知道,回忆过往事件的能力与规划未来的能力有很强的关联。脑成像研究显示,两者的脑激活模式相似,其中的关键似乎在于形成情景想象的能力。马圭尔认为:“回忆过往、想象未来以及规划路线,这些心理过程都涉及构建场景想象。”能够回忆过往才能畅想未来。可以说,有了记忆,人类才能发展出计划——这一复杂认知功能,从而在地球上的众多物种中脱颖而出。
如果不能回忆过去的事件和喜好,有效决策的能力也将受损。因为在决策过程中,大脑需要应用以往的经验和知识来评估当下的可选项,设想各个选项的可能结果。
根据最新研究,有科学家推测,人类的沟通能力是记忆能力进化的结果。匈牙利中央欧洲大学的认知科学家马尔和同事指出,人类记忆与动物记忆的关键区别在于,人类不仅能够回忆事实,还能回忆当时的认知过程。
马尔认为:“与仅知道事实不同,对于事件的第一手感知经验赋予我们一种权威感,让我们的回忆更精确、更有说服力。”他认为,展示可信性是处理人际关系和维持相互信任的关键。没有可信性,社会权利与义务就是无本之木。譬如一个人的承诺是否可信,其他人唯有确切参考其以往的表现才能加以判断。
目前尚不明确,记忆的进化是否催生了人类的沟通能力,抑或反之。但可以确定的是,记忆远不只是以往事件的数据库,其对于个人当前和未来的生活至关重要——这一点值得我们记住。

记忆可以操控吗
谁不想拥有过目不忘的本领呢?如果有了这个本领,学习会变得非常简单,类似忘记把钥匙放在哪里的事情不会发生,阿尔茨海默病之类的记忆相关疾病也有了应对方法。
因此,不难理解科学家正努力寻找增强记忆的方法,包括运用各类技术刺激、增强甚至模拟大脑的部分区域。这些技术的首要目标是治疗记忆障碍,同时它们对日常记忆的修复作用也越来越受到重视。
其中一种方法是深部脑刺激(DBS),就是将电极植入发生病变的脑区,用电脉冲调控异常的神经电活动。这种方法已经应用于阿尔茨海默病、帕金森病、癫痫等疾病的治疗。
在负责记忆的脑区(例如海马)植入电极,可以增强短时记忆能力。一些研究甚至发现,深部脑刺激能逆转某些阿尔茨海默病患者的脑损伤,阻止其海马萎缩,甚至有可能促进海马的恢复。
另一种技术是人为制造与某段记忆形成时相同的脑电活动。有研究证明,这种“记忆假体”能有效治疗癫痫所致的记忆问题。研究者收集患者学习时的脑电数据,用计算机学习和模拟长时记忆形成时的脑电活动模式,然后用植入的电极刺激大脑产生相同的脑电活动,以此促进记忆内容在大脑中的储存。该方法可使记忆效果提高30%,使用类似技术甚至可直接“植入”记忆。这对阿尔茨海默病患者来说无疑是个好消息。
此类技术涉及有创手术,风险较高,所以必须对患者进行评估后才能谨慎使用。但是,这些研究为人们展现了令人期待的前景:未来,每个人都可能根据需要通过植入物来增强脑功能。
很多研究机构和公司正在为此努力。例如,一个组织发起了“恢复有效记忆”项目,目标是开发无线植入式神经接口设备,帮助脑损伤患者恢复正常的记忆功能。一家公司设想利用脑机交互技术融合人类智力与机器智能,其中一个目标是用机器模拟记忆的形成过程。

睡眠对记忆有什么影响
有一种迷信说法称,考试前一晚将复习资料放在枕头下,你就能记得更多。这当然不是真的,但换个角度看也有些道理—— 睡觉时,你的确在学习。
睡眠对于形成新记忆有着决定性的影响。一些记忆被保留下来,一些记忆被长期存储起来,新记忆与原有的记忆融合,这些都是在睡眠中完成的。“睡眠每晚都参与记忆的形成,而且整晚都在进行。”美国哈佛大学的斯蒂克戈尔德说。
目前,科学家尚不明确,大脑在睡眠状态中如何判断增强哪些记忆、忽略哪些记忆。斯蒂克戈尔德说:“我们既不知道大脑决策所用的算法是什么,也不知道大脑如何执行这些算法。”
可以肯定的是,睡眠对记忆有特殊的作用。“慢波睡眠期间,不同脑区之间存在一系列非常美妙、非常特殊的交互活动,与清醒时完全不同。”美国哈佛大学的夏皮罗说。记忆的关键脑区之间也有交互活动,包括海马(短时记忆储存部位)和大脑皮质(长时记忆的最终储存部位)之间。或许,这种交互能让大脑皮质从新的记忆中提取并储存重要信息。
人们无须有意记住一天中发生的每件事情,睡眠会自动储存某些类型的记忆,提取今后用得着的一些信息并将其转为长时记忆。夏皮罗发现,仅仅告诉被试者某些资料将会被测试,就能帮助他们在睡醒后回忆出更多内容。
带有情绪,特别是消极情绪的记忆,会被优先处理。从进化角度看,记住自己的错误能够增加生存的机会。还有证据显示,睡眠有助于调整情绪性记忆。夏皮罗说:“如果你的记忆带有非常强烈的情绪,睡眠会帮助你保留记忆的内容,但是会降低它的情绪性。”
这一点对于心理健康非常重要。斯蒂克戈尔德说:创伤后应激障碍患者通常有睡眠问题。如果发生睡眠障碍,原本通过睡眠减轻记忆情绪反应的机制会被破坏,这可能就是产生创伤后应激障碍的原因。
这也可以解释睡眠不足的危害。睡眠不足导致负面记忆不断累积。负面记忆越来越多,超过了中性记忆和正面记忆,最终使人逐渐变得迟钝,“能够记得事实和事件,但不清楚它们到底有什么意义。”斯蒂克戈尔德说。
那么,这些研究结果对准备参加考试的人有什么启发呢?“考试前最好能睡个好觉,不要熬夜。”夏皮罗说。所以,把复习资料放在哪里不重要,重要的是闭上眼睛睡觉—— 大脑应该得到足够的休息。

我可以选择忘记某些事吗
每个人都会有一些不好的记忆,与其经常想起而痛苦不已,不如选择忘记——只要你足够努力,这是有可能做到的。
我们通常认为,记忆可以有意强化,而遗忘是一种被动的过程;但研究发现,我们也可以有意识地忘记一些事情。也就是说,我们不仅可以强化记忆,也可以强化遗忘。
忘记某件事情最简单的方式,也许就是努力压抑相关记忆。美国达特茅斯大学的曼宁发现,仅仅告诉被试者“把想法赶出大脑”就足以让他们忘记与某些特殊线索相关联的单词。“我们不知道这是怎么发生的,但是人们似乎知道该怎样忘记。”曼宁说。压抑记忆与海马活动减少有关。人们可能会不知不觉地通过关注当前的事情来减少海马的活动。
这种方法并非对所有人都有效。创伤后应激障碍的症状就包括侵入性记忆持续闪回,这种记忆侵入往往是突然的、无预期的。研究发现,这些患者压抑记忆的能力较弱,即使这些记忆与创伤事件无关。
对于这些患者,其他遗忘方法可能有帮助,包括所谓的“认知疫苗”:如果在创伤事件发生后迅速采取某些干预措施,可以让大脑对创伤后应激障碍产生免疫。
一些电子游戏似乎就有此类功效。有研究发现,看完一部令人伤感的电影之后玩俄罗斯方块,可以减少电影画面的闪回。这可能是因为思考视觉任务可以阻止大脑加工电影里表现死亡和伤害的画面。但是,做非视觉任务,例如玩智力游戏,反而会增加电影画面的闪回。
睡眠在记忆形成中有着重要作用,因此睡眠也是拦截记忆的最佳时机。在一项研究中,研究人员首先训练被试者将一种特定的声音与忘记某件事联系起来。接着,他们训练被试者在其他声音与具体词语之间建立联系。当被试者睡着后,研究人员用声音激活他们对词语的记忆,并给某些词语加上了“遗忘”的暗示(在播放与这些词语相关的声音时,同时播放代表“遗忘”的声音)。一星期后的测试表明,相较于没有加入暗示的词语,被试者对加入暗示的词语的记忆效果更差。
对记忆加以掌控,也许能帮助人们增强对逆境的适应能力;但要注意,它也有消极的一面。研究发现,当你试图压抑一段记忆时,此刻周边发生的事也容易被遗忘。让海马安静下来以阻断一段记忆,这似乎会形成一种“遗忘阴影”,这种“遗忘阴影”会广泛地阻碍记忆的形成。
其实,即使是糟糕的记忆也有积极的意义。美国巴德学院的赫尔伯特说:“有些记忆确实会令人不安,但反思负面记忆能给我们带来正面的结果,因为我们会从中吸取教训,避免再犯类似的错误。”

为什么我们没有婴儿期的记忆
婴儿一直在学习,但只有极少数人能记住2岁之前的事情。这是因为那时候长时记忆的关键脑区还没有发育成熟。婴儿可以形成记忆,一个6个月大的婴儿可以记住一件事情长达3星期的时间,但要长期记住它确实困难。
随着大脑发育成熟,神经机制变得更高效而且记忆会更加持久,但到七八岁时会发生一次转折。7岁的儿童能比8岁的儿童回忆起更多的早期经历。这种突然的记忆擦除现象被称为“儿童遗忘症”,它可能是由突触修剪(大脑除去较少使用的连接以加强剩余连接的过程)造成的。
稍大一点的儿童虽然记得的事情更少,但回忆的内容更加详细,同时发展起来的还有讲故事的能力。他们会阐述故事背景、叙述故事内容、强调特定事件和活动,所有这些都是陈述记忆的一部分。
在某些文化中,家庭成员喜欢聚在一起回忆往事。唤起和回想这些往事的过程被称为重新巩固,它可以加强早期的童年记忆。如果你想让你的孩子记住一次特殊的旅行,那就让他们沉浸于回想之中,并让他们用讲故事的方式叙述出来吧。

为什么有些人能准确回忆过去
不知为何,某些人的视觉记忆能力更强一些,特别是那些有超强自传式记忆的人。尽管其记忆的工作方式与他人无异,但其组织程度更佳,提取的细节更多。然而,他们的记忆也并非完美,不可能如照片一样真实、准确。

为什么应激会影响记忆
情绪与记忆密切相关。无论情绪是被创伤还是被精彩的音乐会唤醒,人体都会分泌应激激素,如类固醇和肾上腺素。这些激素会激活大脑,促进记忆形成。
不好的方面是,当搜索记忆时,应激可能会成为阻碍:它会妨碍我们运用新的信息更新原有记忆。这也解释了在应激条件下,比如演讲和考试中,尽管有时候我们已经做出了最大努力,大脑还是一片空白。

为什么我不记得刚才做了什么
刚离开家,你就忍不住问自己:“我锁门了吗?”对于习惯性行为,不需要经过大脑思考,你的身体也知道怎么做。大脑不会处理重复性行为的细节,因此,你知道该如何锁门,但经常不记得上次锁门是什么时候。
自动加工的好处是,它可以为更重要的事情节省注意力。但是,过于依赖“习惯性记忆”也可能会导致危险,譬如有些人在下车后锁上车门就离开,而将小孩遗忘在车内。
科技让人的记忆力变差了吗
北极为什么没有企鹅?无花果真的不开花吗?鸵鸟的眼睛比脑子大吗?很多人听到这类问题,第一反应不是自己思考,而是上网搜索答案。同学通信录、手机号码、朋友的生日、日程安排……以前人们把许多信息储存在大脑中,现在却习惯于把它们储存在智能手机等电子设备中。
记忆内容向电子设备迁移,早已不新鲜。在数字化时代,人们使用电子设备比以往任何时候都更容易,于是有些人担心人类的记忆能力会因此而受损。这种担心不无道理。
有人认为拍照片有助于保留对事件的记忆,但事实恰恰相反。美国普林斯顿大学的塔米尔和同事做过一个实验。结果显示,那些在旅途中拍照片的人后来对旅行的记忆效果更差。她说:“借助媒介的生硬复制只会导致脑海中主观复制的减少。”
有研究发现,相较于使用传统地图的人,依赖卫星导航系统的人更难弄清自己的位置。
仅仅是对用电子设备存储信息有所期待,就可能影响人们的记忆效果。当认为以后能够通过电子设备获得某些信息时,人们对于信息本身的回忆率会降低,而对信息来源的记忆会加强。英国伦敦大学学院的吉尔伯特说:“这类研究表明,科技正在改变我们的记忆。我们越来越不需要记住具体的信息,而是要记住从哪儿找到它们。”
过于依赖电子设备可能会影响人们对自身真实记忆能力的认知。一般来说,人们需要不断地对某事是否值得记忆做出判断:明天要记住这件事吗?需要把它写下来吗?应该设置闹钟提醒自己吗?这些被称为元记忆,而科技则会将其弄得一团糟。
相比不依赖网络的人,依靠网络回答知识性问题的人,往往会高估自己的记忆能力,容易将来源于自己头脑的信息与来源于网络的信息混淆起来。一般情况下,这没有太大影响。“但是,如果外部资源突然消失,譬如考试、发生突发事件或者科技灾难时,人们可能会低估即将面临的困难。”吉尔伯特说,“对自身记忆能力的准确认知与拥有良好的记忆能力同等重要。”

这些记忆现象正常吗
● 我记得上星期曾外出就餐,但细节完全想不起来了
人们对个人经历的记忆能力可以列成一道频谱。在频谱的一端,有些人完全不能形成相关记忆。例如,有严重情景记忆缺陷综合征的人,知道自己曾经参加宴会的事实,但不会产生重新经历这次宴会的感觉。处于频谱另一端的人,可以准确回忆几十年前的事件的细节。最经典的例子是一位女性,她可以回忆自11岁起的大多数日子里发生了什么事情。大多数人都处在频谱中间的某个位置。
情景记忆能力与视觉记忆有关。情景记忆能力较强的人能够对经历过的事件形成鲜明生动的视觉记忆。较强的情景记忆能力还可能与较强的自我意识有关。

● 随机记忆总在脑海中自发出现
在脑海中自发出现随机记忆,这种现象称为“意识闪现”。每个人都会体验这种无意识回忆,一般平均每天出现20次,但个体间差异很大。随着年纪变大,有意识回忆越来越少,这种自发回忆会越来越多,这可能是因为随着年纪变大,抑制思考变得越来越难。
研究显示,集中精力完成一项任务时,无意识回忆往往不会出现,它在无聊的时候更可能出现。无意识回忆与所处的环境密切相关。它提醒我们上次处于类似情况时我们做了什么。这种回忆很简单,并不会干扰大脑的正常工作。

● 我可以记住事实,但是完全记不住人脸
你可能会因为记不住别人的长相而觉得自己很无礼,但不要因此责备自己。人的记忆能力本就不同,这可能是由大脑神经连接的先天差异造成的。例如,患有面容失认症(脸盲症)的人很难分辨人脸,即使是他们比较熟悉的人的脸,他们也分不清楚。另一个极端是“超级识别者”,他们对人脸的记忆能力简直不可思议。
对于大部分人来说,记忆能力更多是由以往的生活经历以及生活中的策略决定的。大多数人生来拥有的记忆能力相差不大,但是,生活经历以及由此产生的影响扩大了起初的微小差别。
技能、知识和实践经验都对记忆内容有很大的影响。例如,象棋大师对棋盘上的棋子有很好的记忆能力,但这仅限于符合游戏规则的棋子摆放,他们记住棋子随机位置的能力仅比初学者好一点点。记忆大师(例如那些可以记住圆周率后几千位小数的人)拥有较好的记忆能力,是因为他们运用了记忆策略(例如把信息组合起来记忆),而非因为他们有什么天赋。

记忆是如何形成的
1.感觉输入
图像、声音、气味和其他刺激被转化为电信号,输送到大脑皮质的不同区域。
2.记忆编码
大脑皮质把信息传递到其他脑区进行加工以形成记忆,像生日聚会这样的事件,信息会传递到海马。
3.记忆存储
海马将经过加工的信息传回大脑皮质中处理视觉、听觉等的不同区域。各个区域的神经元形成新的连接,将记忆长期存储起来。
4.记忆提取
此后,当你回忆起这次聚会时,大脑皮质提取分散在各处的信息,将其组合起来。

海马主要对陈述记忆(与知识和事件相关的记忆)进行编码。程序记忆(如怎样骑自行车)的形成与基底神经节有关。情绪记忆(以体验过的情绪、情感为内容,以亲身感受和深切体验为方式的记忆)的形成涉及杏仁核。
为什么有些事只有别人提醒时才想得起来
人们大脑中存储的信息远超过主动回忆的能力范围。回忆的内容很大程度上依赖于外界线索(环境或他人的提醒)。假设记忆是一堆拼图碎片,外界线索就是包装盒表面的图案。
有时,提示也可能扰乱你的记忆。每一次回忆时,记忆都是脆弱的、极易被改变的。设想一下,你与某位朋友共同参加了一场音乐会,一段时间后,这位朋友提醒你说:“还记得他们唱的××歌吗?”尽管你根本不记得听过这首歌,但若你的朋友看上去对此事非常确信,这时你会劝服自己确实有过这段经历。这样你就形成了新的记忆。

闭眼有助于记忆吗
答案是肯定的。视觉是人类的主要感觉,是获取信息的主要来源。思考问题时,视野里的景象是主要干扰。因此,闭眼有助于抑制干扰,特别是在回忆视觉性信息时。但是,这也因人而异,对于有些人有效,对于另外一些人则无效。

时间如何改变记忆
记忆会随时间消退,但是遗忘并不是随机发生的,有证据显示这是大脑的主动行为。例如,记忆的关键脑区—— 海马,会持续产生新的细胞,这些新细胞似乎会覆盖已有的记忆并导致遗忘。
为什么大脑会破坏已有的记忆?这与存储空间无关。考虑到大脑神经元及其连接的数量,我们有理由相信人类的记忆潜能远未被充分发挥。记忆的目标并非是存储信息,而是为了优化未来的信息决策。遗忘以往的大部分经验可能有助于学习新的重要经验。
一般认为,每一项记忆都存储于大脑神经元的连接网络中。提取一项记忆,常常需要部分线索信息,例如,为了想起谁参加过你的生日聚会,你可能会从回忆聚会的场地开始。
人工智能研究人员已根据该原理设计计算机程序,即“神经网络”。研究发现,若记忆广泛分布于此类相互连接的网络中,极有可能会产生交互作用,即一项记忆显著影响另一项回忆,特别是当两者有共同的内容时。例如,你很有可能弄混在同一地点举办的两次生日聚会。此外,继续存储无用记忆极有可能妨碍新记忆的形成。
此外,较少的记忆也有助于人们更快做出决策。例如:只需记住通勤时的交通拥挤时刻,人们就知道该避免哪些时段;如果完整记住所有的出行经过,将难以做出有效决策。

瞬时记忆
瞬时记忆又称感觉记忆,是刺激作用于感觉器官形成的瞬间(1秒左右)信息存储。其信息容量大,若不被注意就会很快消失。视觉的瞬时记忆称“图像记忆”,听觉的瞬时记忆称“声像记忆”。此外,还有味觉记忆、嗅觉记忆和触觉记忆。拿着一根烟花棒快速挥舞,你能看到发亮的线条。这就是瞬时记忆作用的结果。

短时记忆
瞬时记忆输入的信息在经过人的注意过程的学习后,便成为短时记忆。短时记忆维持的时间很短(约1分钟),容量极其有限,一般只能存储7±2个单元的信息。因此,对于比较短的电话号码,我们看两眼就能记住;如果号码比较长,把它分为几部分会更容易记住。
短时记忆与工作记忆联系紧密,但两者有所区别。短时记忆侧重于信息的储存,而工作记忆更强调对信息的加工过程。比如,朋友对你说了句话,短时记忆让你知道他说了什么,而工作记忆能让你把这句话倒过来说。

为何对于同一件事,人们的回忆不一样

激烈争吵后的第二天,你决心与朋友握手言和,但是,在你们复述昨天争执的过程中,你内心的疑问越来越多:“为什么他(她)的记忆和我的完全不一样?”
有人认为记忆是存储在大脑中的信息,以备将来使用;事实上,记忆是回忆过程中构建出来的。所有关于昨天争吵的信息——双方的言语、当时的场景、自己的情绪体验以及动作等,都只是零散堆放着。第二天回想时,你在头脑中重新构建了当时的情景。可以肯定,你所回想、关注的细节与朋友回想、关注的细节不可能一样。
背后的原因很简单,每个人的记忆都带有鲜明的个性特征,这种个性特征是与生俱来的。加拿大麦吉尔大学的谢尔顿及其同事对“幻缺”者(无法形成视觉情景想象,也无法产生情景记忆的一类人)的研究提示了这种可能。
研究人员通过问卷询问被试者的记忆风格,同时对他们进行脑部扫描,结果发现,记忆风格与大脑的神经连接高度相关。擅长言语记忆的被试者,其大脑海马与前额叶的连接更密;与之相对,擅长情景记忆的被试者,其海马与视觉加工区域的连接更密。谢尔顿认为,大脑连接模式不一样,记忆的风格自然也不一样。
除了大脑内的连接差异,其他因素也可能导致人们对同一事件的不同记忆,例如当时的情绪体验。谢尔顿认为:“情绪性事件能够更自然地被想起,它们似乎就印刻在脑门上。”
此外,人们的记忆似乎与其是否“有用”高度相关。这样的好处是帮助人们学习经验、更好地与他人相处。目前我们还无法完全理解记忆的可塑性,但它是确实存在的。

转载请注明 文章来源:《科学画报》

〖 欲看更精彩文章、图片,请购买科学画报。每月月初出版发行,铜板纸彩色印刷,每本仅售8.00元 〗 

 
《科学画报》2019© 版权所有 沪ICP备05024827号