記憶之謎

陳俊杰

我們都知道，記憶是大腦的重要機(jī)能。記憶是學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，而學(xué)習(xí)就是通過(guò)神經(jīng)系統(tǒng)不斷地接受環(huán)境的改變而獲得新的經(jīng)驗(yàn)的過(guò)程。記憶和學(xué)習(xí)都是人類(lèi)生存所必不可少的生理過(guò)程。沒(méi)有記憶和學(xué)習(xí)，就不能認(rèn)識(shí)和預(yù)見(jiàn)環(huán)境的變化，也就不能使我們的行為活動(dòng)與環(huán)境的變動(dòng)相適應(yīng)。那么，人腦是怎樣學(xué)習(xí)和記憶的呢?

人腦是一種近乎完美的網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)結(jié)構(gòu)，有著上百億個(gè)神經(jīng)細(xì)胞。而且在人降生之前就已經(jīng)根據(jù)一種由遺傳因素所決定的、異常復(fù)雜的結(jié)構(gòu)計(jì)劃預(yù)先聯(lián)系成為一個(gè)有機(jī)的整體。但是僅僅知道這些并不能解釋我們后天所獲得的形形色色的經(jīng)驗(yàn)是如何“印刻”在大腦皮層的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)上的。

人并非生來(lái)就懂得德語(yǔ)、法語(yǔ)、英語(yǔ)或?yàn)鯛柖颊Z(yǔ)，我們必須通過(guò)學(xué)習(xí)才能使用語(yǔ)言。正象一個(gè)不懂世事的兒童不知道主動(dòng)地避開(kāi)火焰，只有在嘗到燒灼皮肉的痛苦之后才學(xué)會(huì)了這一點(diǎn)。這就是經(jīng)驗(yàn)。但是，所獲得的經(jīng)驗(yàn)又是怎樣貯存到人腦的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)之中呢?假如神經(jīng)細(xì)胞之間的聯(lián)系是固定不變的，也不能產(chǎn)生新的神經(jīng)細(xì)胞之間的聯(lián)系，那么，腦中要發(fā)生什么變化才能接受這些新經(jīng)驗(yàn)?zāi)?

有幾種假說(shuō)企圖闡明其中的機(jī)理。有一種假說(shuō)認(rèn)為，記憶是儲(chǔ)存在“神經(jīng)傳遞環(huán)路”中的。這是因?yàn)橛^察到人腦的神經(jīng)細(xì)胞往往以“閉合環(huán)路”的形式相互聯(lián)系起來(lái)的。在這種神經(jīng)細(xì)胞的聯(lián)系方式中，記憶和學(xué)習(xí)是通過(guò)神經(jīng)沖動(dòng)的電信號(hào)在環(huán)路中的循環(huán)和反復(fù)而貯存著。這些不斷環(huán)行的電信號(hào)就是信息流——記憶資料的源泉；另一種假說(shuō)提出了記憶分子的觀點(diǎn)，這是從遺傳密碼的破譯中得到啟示的。很快就產(chǎn)生了一種很容易理解的設(shè)想，即記憶是有著其分子水平的物質(zhì)基礎(chǔ)的。記憶信息貯存在蛋白質(zhì)和核糖核酸(RNA)的生物大分子結(jié)構(gòu)中。構(gòu)成記憶的信息單位是以一系列小的構(gòu)件分子進(jìn)行編碼，就象各種遺傳信息在脫氧核糖核酸(DNA)分子中進(jìn)行編碼一樣。DNA是遺傳的主要化學(xué)物質(zhì)，而RNA和蛋白質(zhì)與學(xué)習(xí)和記憶有密切關(guān)系。抑制RNA和蛋白質(zhì)的新陳代謝過(guò)程可以引起遺忘癥。在實(shí)驗(yàn)動(dòng)物進(jìn)行學(xué)習(xí)訓(xùn)練之后，測(cè)定單個(gè)腦細(xì)胞或腦組織塊中RNA和蛋白質(zhì)含量時(shí)，發(fā)現(xiàn)了RNA的分子結(jié)構(gòu)中鹼基組成出現(xiàn)了一些特異性變化。因此認(rèn)為，學(xué)習(xí)和訓(xùn)練可刺激腦內(nèi)RNA的合成過(guò)程，學(xué)習(xí)產(chǎn)生記憶，而記憶的信息則寄存和編碼在生物大分子上。

目前流行的有關(guān)記憶的假說(shuō)是塑性理論。即認(rèn)為記憶與神經(jīng)突觸聯(lián)系的形成有關(guān)。神經(jīng)突觸是指神經(jīng)細(xì)胞之間的縫隙性接觸和聯(lián)系。通過(guò)化學(xué)媒介——神經(jīng)遞質(zhì)的釋放，一個(gè)神經(jīng)細(xì)胞可以越過(guò)突觸間隙而把神經(jīng)沖動(dòng)的電信號(hào)傳遞到另一個(gè)神經(jīng)細(xì)胞去。這樣，通過(guò)形成新的神經(jīng)突觸聯(lián)系，學(xué)習(xí)到的信息就貯存在神經(jīng)系統(tǒng)中。但是，信息的貯存——記憶要經(jīng)過(guò)多種步驟。首先是“形象”記憶，即感覺(jué)性記憶。通過(guò)各種感覺(jué)器官而獲得的信息，首先在這里存貯。在這里的貯存量是十分有限的，所貯存的僅是一些極初步的粗糙的材料。貯存時(shí)間也很短，一般只有幾百毫秒。所以這種記憶只是一種比在視網(wǎng)膜上的殘留影象略微清晰些的畫(huà)面。如果沒(méi)有經(jīng)過(guò)注意和處理就會(huì)很快地消滅而忘掉。當(dāng)信息在這個(gè)階段經(jīng)過(guò)了處理加工，從而把那些不連續(xù)的，先后進(jìn)來(lái)的信息整合成新的連續(xù)的印象后，就可以從感覺(jué)性記憶轉(zhuǎn)入時(shí)間較長(zhǎng)的第一級(jí)記憶中。這種轉(zhuǎn)移和過(guò)渡可以通過(guò)兩種途徑來(lái)完成。一種是把感覺(jué)性記憶的材料變成為口頭表達(dá)性的符號(hào)，如語(yǔ)言，而轉(zhuǎn)移到第一級(jí)記憶中，這是最常見(jiàn)的形式。另一種是非口頭表達(dá)性的途徑，目前還知道的不多，但這必然是幼兒學(xué)習(xí)時(shí)所必須采用的方式。在第一級(jí)記憶中，信息平均只保留數(shù)秒鐘。例如我們看到一個(gè)電話號(hào)碼，當(dāng)剛剛看過(guò)而沒(méi)有反復(fù)運(yùn)用而轉(zhuǎn)入長(zhǎng)期記憶中時(shí)，僅僅也就能夠記住到撥號(hào)完畢后不久。如果經(jīng)過(guò)多次運(yùn)用即復(fù)習(xí)，信息便在第一級(jí)記憶中作相應(yīng)的循環(huán)反復(fù)，從而延長(zhǎng)了信息在第一級(jí)記憶中所停留的時(shí)間，這樣就使得信息更容易轉(zhuǎn)入第二級(jí)記憶中。這是一個(gè)大而持久的信息貯存系統(tǒng)，通常可保留數(shù)分鐘到數(shù)年的時(shí)間。有些記憶，如自己的名字，每天都操作的技藝等，由于長(zhǎng)年累月的運(yùn)用和復(fù)習(xí)，是不大會(huì)遺忘的。這類(lèi)記憶是貯存于第三級(jí)記憶系統(tǒng)中，可能終生不會(huì)遺忘。第二、三級(jí)記憶屬于長(zhǎng)期記憶。

外界通過(guò)感官進(jìn)入人腦的信息量是非常巨大的。根據(jù)實(shí)驗(yàn)研究統(tǒng)計(jì)，大約只有1%的信息能被較長(zhǎng)期記憶貯存下來(lái)，而大部分都忘記了。但有人認(rèn)為，生活中發(fā)生的一切事物都能寄存到大腦中，雖然大部分是一種通常不可回憶的形式。這看來(lái)是可能的，大腦并不缺乏信息的貯存能力，具有上百億個(gè)神經(jīng)細(xì)胞的人腦，能夠形成的神經(jīng)突觸聯(lián)系可能要超過(guò)宇宙間粒子的總數(shù)。還有人認(rèn)為，人腦僅能記住那些它認(rèn)為重要的東西。并推測(cè)大腦中可能存在著神經(jīng)“守門(mén)員”或“重要事物檢測(cè)器”式的結(jié)構(gòu)。因此，能被長(zhǎng)期貯存的信息一般對(duì)于生物個(gè)體來(lái)說(shuō)都是具有重要意義的，而且是反復(fù)作用的信息。所以，在信息的貯存過(guò)程中必然包含著對(duì)信息的選擇和遺忘兩個(gè)因素?？磥?lái)，記憶和遺忘對(duì)個(gè)體同樣是重要的，這樣才能使大腦和神經(jīng)系統(tǒng)在信息多如洪流的環(huán)境中更有效地工作。

(編譯自美國(guó)《81年的科學(xué)》)

(題圖:倉(cāng)小寶)