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我们的记忆存在哪?是谁“编码”了我们的记忆

时间:2017-04-11 09:13来源:未知 作者:张雪
如果某个人、某件事曾深深地伤害了你,你是不特别想忘记它?我们能不能自主选择自己想记住的事呢? 首先,想要选择记忆,首先要清楚我们的记忆是怎么储存的?存在哪里了?在日常生活中,我们的大脑如何获取和存储大量的人和事物的图像信息。眼睛看到的信息首先通过眼球...
 
 
  如果某个人、某件事曾深深地伤害了你,你是不特别想忘记它?我们能不能自主选择自己想记住的事呢?
 
  首先,想要选择记忆,首先要清楚我们的记忆是怎么储存的?存在哪里了?在日常生活中,我们的大脑如何获取和存储大量的人和事物的图像信息。眼睛看到的信息首先通过眼球后的视神经,传入位于后脑的初级视皮层(primary visual cortex)。这里的神经元对图像的某些微小细节放电。每一个神经元就像数字图像的像素点,或者画家乔治·修拉(Georges Seurat)的点彩画中的一个彩色点。我们日常的每一种意识体验、思维以及记忆,不管是对于某个亲戚朋友,还是其他任何人或者物,都只有大约18 000个神经元与之对应。
 
  单个神经元并不能告诉我们,它所接收的细节对应的是一张脸、一杯茶,还是埃菲尔铁塔,或者其他什么图像。但是,每一个神经元的信息都是整体图像的一部分,它们组合起来就会产生一幅美丽的图像,例如《大碗岛的星期日下午》(A Sunday Afternoon On the Island of LaGrande Jatte,乔治·修拉的代表画作)。如果图像稍有变化,图像的某些细节也会改变,此时,初级视皮层上神经元群的放电也会相应地改变。
 
  大脑需要对感觉信息进行加工,以获取比图像更深层的信息——它必须识别目标,并将其整合到已知的概念中。
 
在大脑中,记忆如何编码?神经科学家提出了两种对立的理论,但一直没有定论。一种理论认为,每一个记忆——例如天行者卢克的图像——都是零散地分布式存储在数百万甚至数十亿个神经元中。近年来,另一种理论已经得到更多科学家的认可。这种理论认为,神经元对记忆的编码是“稀疏”的,大约几千个神经元就可以表示一幅图像。当卢克的图像出现时,不管距离远近,这些神经元中的每一个都会兴奋。这群神经元中的一部分(不是全部)也会对与卢克有关的另一个角色——尤达的图像兴奋。与此类似,另一群神经元会对女影星珍妮弗· 安妮斯顿的图像兴奋。
 
 
  高级视觉区域的神经元将它们的信息传递到内侧颞叶(medial temporal lobe)——海马区(hippocampus)及其周围的皮层,这些区域与记忆功能有关。海马神经元的反应比高级视皮层的神经元更具特异性。每一个海马神经元都只对某个特定的人放电,或者更确切地说,对那个人所对应的“概念”放电:不仅是脸,或者外表的方方面面,还包括与此人有紧密关系的各种属性,比如这个人的名字。
 
  记忆不只是一个个孤立的概念。
 
  既然以抽象概念的形式存储高级记忆具有明显优越性,那我们就要进一步探讨,为什么对这些概念的表示只需要内侧颞叶中的一小群神经元?多项模拟研究表明,稀疏编码方式对于快速形成不同概念之间的联系是必需的——这可能就是答案。
 
  模拟研究的技术细节相当复杂,不过原理非常简单。就拿我们在咖啡店遇到一个熟人这样的例子来说,假如采用分布式编码的方式——而不是相反的稀疏编码——来表示这个人,那我们对这个人的每一处细节都需要用许多神经元进行编码。对这家咖啡店本身的分布式编码,又需要另外的大量神经元。如果要将这个人和这家咖啡店联系起来,就需要在表示这两个概念各种细节的大量神经元之间建立连接。这还没有考虑将这两个概念与其他更多概念联系起来的问题,例如,这家咖啡店看起来像一家舒适的书店,而遇到的那个人看上去很像我们认识的另一个人。
 
  在分布式网络中建立这样的连接是非常缓慢的,而且可能导致记忆混乱。相反,在稀疏网络中建立这样的连接既快速又容易,只须使少数神经元对两个概念都放电,从而在表示每个概念的各组神经元之间建立少量连接即可。稀疏网络的另一个优点是,增加新概念并不会对网络中既有的其他概念带来显著影响;而在分布式网络中很难将一个概念单独分隔开来,若要增加一个新概念,甚至需要改变整个网络的边界。
 
  “概念细胞”使感知和记忆相互联系,通过抽象化和稀疏编码的方式表示语义知识(semantic knowledge),比如人、场所、物体,以及构成我们个人世界的全部有意义的概念。它们是搭建记忆大厦的砖石,使我们对生活中的事实和事件形成记忆。它们巧妙的编码方式使我们的思维可以撇开无数琐碎的细节,提取出有意义的东西,以此来形成新的记忆,并在概念之间建立新的关联。“概念细胞”编码了我们的经历中最重要的内容。

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(责任编辑:张雪)

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