揭秘人类大脑,记忆由什么组成?

2017-07-24编辑:李强 关键字:人类大脑  记忆  神经元

你最愉快的回忆是什么:你赢得最爽的一局比赛?你与孩子初次见面的那一刻?你意识到自己坠入爱河的那天?这些都不仅仅是简单的画面,是不是?在回忆的过程中,你还能记起当时的气味、色彩、某人说的趣事、你心中的感觉……等等。下面就随手机便携小编一起来了解一下相关内容吧。

这些片段仅有几毫秒长。大脑收集、联系并创造这些片段的能力便构成了每段回忆的基础,往大了说,也就是构成你这个人的基础。这不只是某种形而上学的、诗意的表达方式。

每段感觉经历都会激发神经元细胞的变化,改变它们相互联结的方式。因此从理论上来说,大脑便是由回忆构成的,而回忆又会不断重塑你的大脑。科学家早在数十年前就提出了这一记忆框架,近日发表在期刊《神经元》上的一篇论文又为其增添了新细节:记忆之所以存在,是因为构成大脑的分子、细胞和突触能够记录时间。

给记忆下定义就像给时间下定义一样困难。总的来说,记忆是一个系统发生的某种变化、可改变该系统未来的运行方式。“记忆其实就是再次激活各脑区之间曾经被激活过的联系。”该论文的共同作者、神经科学家尼古拉·库库什金指出。所有动物、包括许多单细胞生物,都有某种程度的向过去学习的能力。

以海蛞蝓为例。从进化的角度来看,你很难在海蛞蝓和人类之间建立起直接联系。但两者都有神经元,而海蛞蝓也形成了某种类似于记忆的东西。如果你捏了它的鳃,下次你把手指靠近它时、它把鳃缩回去的速度就会快一些。研究人员找到了海蛞蝓学习该动作时随之加强的突触连接,以及引发这种变化的分子。惊人的是,人类神经元中也含有类似的分子。

这和你最愉快的回忆有何关系呢?“神经元的独特之处在于,它们可以和成千上万的神经元相连、建立起独特的联系。”库库什金解释道。而这些连接之所以能构成神经网络,是因为这些独特的联结关系和突触能够随着信号加强或减弱作出调整。因此,每段经历都有可能改变这些神经联系之间的相对强度。

但无论是这些分子、还是它们控制的突触,都不能被视作记忆。“等你仔细研究了这些分子、以及它们的离子通道状态、酶、转录程序、细胞、突触和整个神经元网络之后,你就会意识到,大脑中根本没有储存记忆的地方。”库库什金指出。这是由于神经元具有可塑性。记忆便是系统本身。

生命之树上的任何生物都有产生记忆的能力,连没有神经系统的生物也不例外。科学家曾对细菌进行训练,使它们能够预测闪光的出现。库库什金解释道,这种原始的记忆能力具有一定的进化优势。“有这种能力的生物能够将过去的经历与未来相融合,从而应对新的挑战。”

人类的回忆最初均由片段组成,即使最宝贵的回忆也是如此。你母亲的面庞最初是视网膜上的一片光子,这一信号紧接着传递到你的视觉皮层。然后你听到了她的声音,你的听觉皮层再将声波转化为电信号。荷尔蒙将这段经历与情境结合在一起,让你产生“这个人让我感觉很好”的感受。

除此之外,还有无数信号“倾泻”进你的大脑之中。库库什金指出,你的神经元、构成神经元的分子、以及神经元上的突触能够记住这些信号输入的相对时间,然后将整段经历“打包”储存在所谓的“时间窗口”里。

记忆显然无法单独存在。大脑会将一段经历进行分解、使之分散在同时出现的多个时间段之内。这是一个互相叠套的系统,一段记忆可同时存在于多个不同长度的时间窗口中。这些时间窗口包含了记忆的每个组成部分,包括分子间的信息交换等。这样的信息交换过程是你在回忆某个事件时能够实际感知到的。

这对于神经科学家来说同样难以理解。他们还需要很长时间才能弄清记忆形成过程中的每个细节。“在一个理想世界中,我们能够及时追踪每个神经元的行为动向。”库库什金指出。然而,就目前而言,即使像人脑连接组这样的尖端项目,也只能将大脑看作一个整体、进行静态研究。就像产生记忆一样,使其发展为动态研究也需要一定的时间。

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