02.28 人的大脑是如何记忆东西的?

元池喜


什么是记忆?

1904年,德国生物学家理查德·西蒙(Richard Semon)提出了一个观点,指出记忆的痕迹是由一组不连续的大脑细胞连接之后拼凑起来的。他将这种想象中的生理回路称为“engram”,即“记忆痕迹”。在之后的时间里,记忆痕迹在科幻小说和“山达基”(scientology)体系中一直有着顽强的生命力。


然而,证实记忆痕迹的存在还需要等到后来光遗传学(optogenetics)技术的发展。正是有了用光激活的“镊子”,科学家才得以对记忆痕迹回路进行精细的剖析。2012年,日本生物学家利根川进利用光遗传学技术,在麻省理工学院的实验室里首次揭示了记忆痕迹的真实存在。


在前年4月发表的一篇论文中,利根川进的实验室又揭示了记忆痕迹如何在大脑海马产生,然后上传、存储到大脑皮层的详细过程。对记忆保存细节的解析,为扭转记忆失败或记忆过于活跃提供了新的思路和方法。



“在原理上,这项研究揭示了我们应该如何处理那些在创伤后压力症(PTSD)中变得过于活跃的细胞,”澳大利亚昆士兰脑神经科学研究所的主管Pankaj Sah说,“某种程度上,发现这些非常完整的记忆可以如此离散,实在是令人意外。”


记忆如何形成?

目前主流的记忆机制理论为:“神经元学说”。

记忆是在神经细胞间联结的动态变化中得到编码的,换句话来讲,记忆可以体现为神经细胞之间联结的可变性和可塑性。


我们接触到的各类信息,通过人类的感知系统被转化为人体内的化学信号和神经电信号。这些信号在脑中再次被编码成为神经细胞网络结构。(上一段说的理论)


来一个切实的例子吧:


比如,你今天阅读到了这篇文章,看到了我们蚂蚁科学平台的logo,光线进入你的眼球,经过晶状体折射到你的视网膜上,形成了我们logo的倒像,你视网膜上的感光细(视锥细胞和视杆细胞等)胞受到光线刺激,产生神经冲动(电信号),通过与视网膜连接视觉神经被传导到视觉中枢,神经中枢内的神经元接受到电信号后释放神经递质(化学信号)传递给另一个神经元,传来传去,可能有些神经元因为这个刺激,突触(神经元之间的链接)变得比以前更大,或许产生了新的突触。可能有许多变化,你因此对我们的logo产生了记忆。

下一次你再看到我们logo的时候,上述过程重演,有些突触可能会得到更多强化。

之后每当你看到蚂蚁或是“蚂蚁科学”的字样,你可能就再一次重复上述过程,不过可能其中传递的生化信号可能略有不同,但是你的大脑却可能因为联想,由蚂蚁想到了“蚂蚁科学”。


而由于学习方式的差异、以及所接受信息的差异等等,形成的记忆可以进行一些分类:比如语义记忆、情景记忆等等。

而按照记忆的保留时间长短,又可分为瞬时记忆、短时记忆、长时记忆、永久记忆。

记忆痕迹

关于记忆的储存位置,你已经明了了许多,但是脑科学家们仍要打破砂锅问到底:记忆到底储存在一整团细胞、单个细胞还是蛋白质里?

现阶段的脑科学界还存在不同的理论。一种理论认为,大脑中的每一个细胞存在特异性的反应。比如有看见漂亮姑娘就激动的神经细胞,也有看到爹妈就活跃的另一个细胞。这些对于不同概念起反应的细胞,叫做概念细胞。


然而,另一种流行的观点反驳道:拿显微镜看向神经元内部,只有不同的蛋白质、酶、小分子物质,并不能找到你老师的面孔。所以,细胞并不是像储物柜般存储记忆的,而像一层层铺开的网,记忆储存在不同细胞的联结之中。这种细胞的联结被叫做记忆痕迹。两种观点都有支持它们的相关研究,但后者有更多的支持者与追求者, 2015年在Neuron上发表的相关文章称,这是记忆痕迹的时代。

希望各位读者可以了解记忆进而战胜记忆,锻炼强度高的记忆系统,提升学习及工作效率。加油!


何处不青山i


以最简单的短时记忆来说,只需要三个细胞就可以构建一个记忆网络。

在多细胞生物中,细胞体的分化、分工非常精细化。比如红细胞、肌肉细胞、淋巴细胞等等,各司其职。

神经细胞主要的分工是,有的走上前线,成为感觉神经细胞,就像我们视网膜上有感光细胞,其实是起到侦察兵的作用;有的退到后方,成为了中枢神经细胞,中枢神经细胞联合又形成了神经网络。神经网络一方面连接感觉神经细胞以获取信息,一方面操控肌肉细胞以控制身体的运动,担任参谋部和司令部的作用。

一个感觉神经细胞,一个可以自我刺激的中间神经细胞,一个肌肉细胞,三位一体,这就可以构成一个记忆网络。

这个神经网络的工作原理也很简单:

先是感觉神经细胞,将感知的运动信息传给中间神经细胞,中间神经细胞处理信息后,就可以发出指令,刺激肌肉细胞收缩。与此同时,如前所述,中间神经细胞有自我刺激功能,会不断进行自我刺激,从而持续发出指令,保持肌肉细胞的持续收缩。

打个比方说吧,这就像是一个机械式的八音盒。

感觉神经细胞发送信息,就好像人用手去拧八音盒的旋钮。有自我刺激功能的中间神经细胞,就好像八音盒里的发条,而肌肉细胞就是八音盒外壳上的公主小人儿。旋钮拧紧后,人的手也就可以拿开了。但此后,因为绷紧的发条会保持一段时间的能量输出,那么盒子上的公主,也就是肌肉细胞,也就可以保持旋转舞动的状态。

这个系统的特点就在于,人的手拿开了,但盒子还在输出。也就是说,即便外界刺激消失了,系统仍能持续做出反应!

这,就是最初的短期记忆能力。当然,这个系统还是太简单,不过复杂都是简单叠加、层累起来的。记忆功能也不例外。


齐文刀


我们的大脑仅1.5公斤,稠密潮湿,神经组织错综复杂,在大脑中所有经历被处理成各种信息,储存在神经网络间,在我们需要这些信息时被找回



记忆可以被分为四种

①图像记忆

对接触过的事物记忆

②逻辑记忆

对公式,规律,理论的记忆

③运动记忆

对做过动作,运动的记忆

④情绪记忆

快乐,悲伤的记忆

随着对大脑的深入研究,科学家发现在大脑中有一个环形结构的内皱组织与大脑皮层相连,也就是海马体,当海马体受损时,人会有很严重的记忆问题。

当我们经历一些事情时,这些记忆会散布于大脑的各个部分,当我们把这些记忆联系起来时,就用到了海马体,海马体的作用相当于搜索引擎,把大脑所有的记忆联系起来,以便我们在需要时,直接找到


研究大脑是如何储存记忆,对未来构建人工智能奠定了基础

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很有用的冷知识


首先,什么是记忆?

记忆是人们对信息的保存和再现能力。比如,你看到我们蚂蚁科学的logo,再过两天你又看到这个logo时想到这是蚂蚁科学的logo。

那,什么是信息?

信息,是人们自身认知世界的过程中衍生出的概念。换句话说,信息时人们对事物的描述。你看到蚂蚁科学的logo,你发现它形象是个金色的蚂蚁,还有几行字。

但信息是依据主体接受对象而相对存在的用于区分不同客体的信号序列,其形式和量化由载体决定的。简单再说,你看到蚂蚁科学logo,可以数出其中的字的数量,分辨出有一只金色蚂蚁,如果一只蚂蚁看到我们蚂蚁科学平台的logo,它可能会想,这是个鸟玩意儿?

记忆如何形成?

目前主流的记忆机制理论为:“神经元学说”。

记忆是在神经细胞间联结的动态变化中得到编码的,换句话来讲,记忆可以体现为神经细胞之间联结的可变性和可塑性。

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我们接触到的各类信息,通过人类的感知系统被转化为人体内的化学信号和神经电信号。这些信号在脑中再次被编码成为神经细胞网络结构。(上一段说的理论)

来一个切实的例子吧:

比如,你今天阅读到了这篇文章,看到了我们蚂蚁科学平台的logo,光线进入你的眼球,经过晶状体折射到你的视网膜上,形成了我们logo的倒像,你视网膜上的感光细(视锥细胞和视杆细胞等)胞受到光线刺激,产生神经冲动(电信号),通过与视网膜连接视觉神经被传导到视觉中枢,神经中枢内的神经元接受到电信号后释放神经递质(化学信号)传递给另一个神经元,传来传去,可能有些神经元因为这个刺激,突触(神经元之间的链接)变得比以前更大,或许产生了新的突触。可能有许多变化,你因此对我们的logo产生了记忆。

下一次你再看到我们logo的时候,上述过程重演,有些突触可能会得到更多强化。

之后每当你看到蚂蚁或是“蚂蚁科学”的字样,你可能就再一次重复上述过程,不过可能其中传递的生化信号可能略有不同,但是你的大脑却可能因为联想,由蚂蚁想到了“蚂蚁科学”。

而由于学习方式的差异、以及所接受信息的差异等等,形成的记忆可以进行一些分类:比如语义记忆、情景记忆等等。

而按照记忆的保留时间长短,又可分为瞬时记忆、短时记忆、长时记忆、永久记忆。

第二张表中已经列出了较为详细的生理机制。


蚂蚁科学


记忆是靠大脑内的神经网络系统组成作为硬件支持的。


衡量一个人记忆力好不好不在于大脑容量,因为全世界人民的大脑容量没啥区别,而在于大脑神经元联结的数量多少。(上图的红色部分)

这个联结的行程在于你是否对这一区域管辖控制的功能进行了有效的刺激,微微的小刺激产生的联结如果在后来的一段时间内没有给予再次的刺激,那么这个联结就会消退,断开,也就是记忆的消失。

很神奇的大脑


董Season


记忆依赖于神经元之间突触连接模式的建立

记忆如果追溯到细胞结构甚至分子水平,储存在的许多大脑结构神经元之间连接——突触,甚至可以依赖单个分子来维持长期稳定。记录记忆需要调整神经元之间的连接,每一个记忆都调整大脑中神经元的一小部分(人类的大脑中总计有千亿个神经元),改变神经元之间突触。突触通过输送和接收神经递质(神经递质是特殊的化学物质),可以在神经元之间传递信号。改变现有突触的强度,或者增加新突触或移除旧突触,对记忆形成至关重要。

2000年的诺贝尔生理学或医学奖得主纽约哥伦比亚大学的神经学家Eric Kandel在微观尺度上做了许多研究来阐明记忆的工作方式:短期记忆——那些持续几分钟的记忆——涉及到相对快速和简单的化学变化,使其高效工作。长期记忆——大脑要建立一种持续数小时、数天或数年的记忆,神经元必须合成新的蛋白质,并扩大改变神经元突触,使神经递质传送更有效地运行。在大脑中,不同的记忆记忆会产生不同的“神经元集”,任何刺激都会产生一种特定的神经元活动模式,回忆一段记忆需要重新激活一组特定的神经元。

记忆只储存在大脑,不同的类型记忆被储存在不同大脑区域

外显记忆(发生在你身上的事,情节记忆)以及一般的事实和信息(语义记忆)主要储存在三个大脑区域:海马体,新大脑皮层和杏仁核。内隐记忆(无法用语言描述,不需要意识或有意回忆,如运动记忆,学会自行车以后骑车就不需要回忆)存储于基底神经节和小脑,短期工作记忆主要依赖于前额皮质层。

睡眠对记忆形成很重要

在睡眠过程中,海马体会回放最近的事件:在慢波睡眠阶段期间,在经历过程激活的海马神经元会被再次激活,以时间压缩的形式一遍又一遍重新体验经历,帮助更新大脑皮层需要存储的记忆。这个重放只发生在睡觉的时候,因此如果缺乏睡眠,可能无法发让大脑巩固记忆。


科学闰土


人类的大脑在人的身体构造中,占据着十分重要的地位。大脑既能支配全身的运动又能够对信息进行储存。但是记忆在我们大脑中是如何储存的呢?



一种认为:记忆是储存在我们的DNA当中,但是这种理论却很少被人接受,因为DNA是可以遗传的。后辈却没有父母的记忆,从这方面对DNA储存记忆给了否认。


还有一种公认度比较高的,科学家认为,我们的大脑好比一个储存室,而我们的记忆片段就像货物一样存放在其中,用学术来讲,当我们感应外界事物时,这些画面将被储存在大脑中的神经细胞之中,这些神经细胞具有触角可以进行感知,从而形成一种电信号,把记忆逐级分配,然后就形成了我们的记忆。

还有我们会出现这样一种情况,当你曾经有过一段记忆,这段记忆却模糊不清,但你现在正好碰见一种于此类似的事情时,你就会引起情感上的变化,也就是所谓的触景生情,这就是因为外部的刺激了你的神经细胞,使得记忆被激发出来,从而影响了你的情绪和行为。


宇宙探索未解之迷


每个人都想拥有一个聪明的脑袋,拥有超强的记忆力,一旦需要哪方面的知识,就可以迅速提取并给出正确的答案。

不管是学生,还是出来社会工作了,都是对记忆有要求,都需要用到大量的记忆。比如说,公司领导交代你一件重要事情,你把它忘记了,导致公司损失了一个大客户;你跟领导在开会,会议结束后你既然不知道领导讲了什么,布置了什么工作等等,这些都是非常不好的现象。那有的人就辩解说,我的记忆差,我有什么办法呢?

其实,每个人都可以成长记忆方面的高手,拥有很强的记忆能力的。这不是在说大话,是有科学根据的,只是你们缺乏对大脑的认知,不清楚它有什么具体功能,不清楚它在记忆东西的时候是怎么分工的,除了死记硬背,你别无其他办法了,这样导致的结果就是记不住,记不久。

有人就问:平时记东西不都是用自己的脑袋去记吗,难道还有两个脑袋可以用?大脑在记东西的时候,不都是自动记忆吗?我也没有什么办法去控制它啊?

首先,先来介绍下大脑的记忆原理。

大脑是分为左脑和右脑两部分。左脑负责语言、文字、逻辑和分析等功能,右脑则负责图像、声音、想象力和创造力等。当需要记忆某一个东西的时候,首先是经过右脑处理形成一张图像,接着再把图像信息传给左脑进行加工,转换成文字信息加以储存。

接着,来看看大脑记忆需要哪些流程,又是怎样分工的?

第一步:摄取信息。

摄取信息主要包括两个途径,一个看,一个听。你看到的,你听到的就是你可以了解的信息。不管是看还是听,第一步都是要观察。观察、通读和理解是摄取信息的三部曲。观察主要是要信息究竟是文字、声音、数字还是图片,要对信息有个大概的了解;通读就是要把信息完整浏览一遍,这样就可以避免有些陌生字或者不熟悉的信息遗忘掉;理解就是把信息转为成自己熟悉内容。理解是基础,只有理解了,才能记得牢,记得久。很多人在背古诗词的时候,背的快,也忘得快,这是为什么呢?因为没有理解。只有理解了,在结合我们的记忆法,才能达到事半功倍的效果。

第二步:处理信息。

摄取完信息后,接着就是要处理信息。处理信息有两步,一是化繁为简。将复杂的信息简单化,找到关键的词和字,把一些不重要的信息过滤掉,留下一些有用的信息;二是出图像。前面我有说过,为什么你总是记不住东西呢?因为你记文字的时候就是文字,数字就是数字。其实,只有将那些文字数字声音转换成图像,我们才能更好更准的记住他们。

第三步:储存信息。

储存信息一定是要储存图像,而非文字、数字等。在储存之前,我们要先了解下信息的整体架构,我们说过,数字有数字的记忆方法,文字有文字的记忆方法。只有根据目标类别来,我们才能使用好正确的记忆方法来记住他们。

第四步:提取信息。

提取信息跟摄取信息不一样。摄取信息就好比去菜市场买菜,先去买自己想吃的菜;而提取信息就好比上菜一样,做好的了。提取信息是记忆最关键的一环,提取信息的速度和准确度关乎记忆的好坏,提取信息快,记得就好;提取信息慢,证明记忆过程还是出现问题。

这四个步骤:摄取、处理、储存和提取是构成记忆的四个流程,缺一不可。我们在摄取完信息后,就需要进行处理;处理完之后要及时储存起来,在需要的时候便迅速提取出来。

在记任何东西的时候,都是要按照这个流程来进行记忆。任何人都不要因为过去自己的记性不好而气馁,要知道,你不是记不住,只不过你是了解大脑,还没掌握记忆的方法和技巧。


娱乐8卦新鲜事



理性科普者


首先,作为并不是医学专业的人,我只能搜集材料后整合提供给您。

——

记忆并不是单纯地储存在人的大脑的单个模块内,而是广泛地存在于大脑的皮质各处。也是因此,刺激大脑皮质能够引起人的某些回忆。同时,最近的研究表明,神经元的活动能改变RNA含量,RNA在大脑记忆上可能有重要作用。关于大脑的记忆一直是一项在研究的课题,以上的几点是最近流行的说法~

——

依个人而言,我比较认同神经元的说法。以前曾经看过一些关于人类记忆的资料,人的记忆并不是牢靠的,回忆本身其实也不是抽象的。从客观角度来说,人在回忆时就是刺激自身神经元的过程,但关于记忆的结构,性质等等,依旧在研究中。因此,还是按照自己理解的好~

——

末言,若有医学或生物学专业的大神还望不吝赐教,只是一番庸言,望能帮到楼主~


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