人脑是如何记忆的

人脑是如何记忆的能否设计出类似于人脑的全智能电脑是人们关心的重要问题之一，这就要求我们首先必须深入认识和研究人脑。

此文从多角度探讨了人脑的记忆过程，这对未来设计出更复杂的各方面都接近或在某些方面超过人脑的全智能电脑或许会有所作用。

一、注意在记忆中的作用记忆可归因于刺激的持续效果，就是刺激消失后，仍然存在着刺激的持续效果，正象维·詹姆士(1892)在很多年前已指出的，“为了在记忆中保持一个心理状态，刺激必须持续一个相当的时间。

”〖1〗然而，我们且莫忘记了同等重要的另一个因素──注意。

众所周知，天生的盲人没有视觉记忆的表象，因为他们没有感受到客体的视觉性刺激。

显然感官接受刺激是记忆的前提，那么如果感官也接受了某种适宜刺激，是否就一定能转化为记忆（包括瞬时记忆）呢？大家都有过这样类似的经验，若刺激作用于我们的感官，但我们却丝毫也没有去注意就会发生“视而不见”、“听而不闻”、“食而不知其味”的现象。

事情发生过后在头脑中不能留下半点印象。

在看电影时，虽然我们的眼睛盯着银幕，但如果一旦自己“走神”，就会对银幕上出现的画面毫无觉察。

这说明即使是瞬时记忆，也必须有注意的参与，对刺激信息的注意是记忆的必要条件，记忆就是刺激与注意共同作用的结果。

用一个简单的公式可表示为：刺激＋注意＝记忆。

为什么注意如此重要呢？一些资料表明：皮层对网状结构并通过网状结构对外周感受装置发生抑制性影响。

例如：如果在处于安静状态的动物（猫）身上回答声音刺激时会在听觉通路的不同水平上记录到电位的出现，那么在向动物突然呈现具有重要的生物意义的刺激（老鼠、鱼的气味）时，这些电位便显著地降低，甚至在听神经节（亦即外周）上就已消失。

由此可见，皮层上所产生的优势现象（注意）使非关联刺激物的影响在外周上就已被阻断〖2〗。

信息在传入神经通路中的传递受注意影响。

在无梦睡眠阶段（即不注意），即使是一个较强的刺激也不能传入皮层。

从我的一些梦例中也可以发现，在做梦时感觉到火车声明显地不如觉醒状态时的响度大。

打个比方来说，神经通路就好象一个滑动变阻器，而注意就好象是滑动变阻器的触头，注意的程度直接影响着神经通路的电阻大小。

当人们注意某一刺激信息时，该信息就容易通过这条特定的神经通道；当人们注意程度小或不注意时，则信息在传向皮层时就逐渐被衰减，即是说刺激的能量在传递过程中变得越来越小。

其实，注意不仅能够改变神经纤维的导电性，而且也可以使对应的某些分析器的感受性发生变化。

实验表明：人在注意时，与注意有关联的分析器的感受性发生变化，同时还可以改变其新陈代谢的性质。

刺激信号是否容易通过分析器，依赖于分析器的兴奋与抑制水平。

各中枢内部的不同分析器的兴奋与抑制水平是不同的，而分析器的兴奋与抑制水平则受到网状结构的控制、调节，分析器的感受性变化及其新陈代谢性质的改变都可以归因于网状结构的不同调节。

斯珀林的感觉记忆实验证明：人在一瞬间的记忆即感觉记忆的容量是7±2个符号（信息单位），它同时也说明，人在一瞬间注意客体的数量是7±2个符号，这是人在一瞬间的无意注意的范围。

人在无意注意之后通过有意识的选择性知觉，感觉记忆的信息就会转入短时记忆，其容量也是7±2个符号（信息单位），这就是人们有意注意的范围，即人的意识所把握的客体数量。

由此看来，感觉记忆的容量与无意注意的范围相当，短时记忆的容量与有意注意的范围相当。

另外，人在一瞬间的注意范围是7±2个符号（信息单位），这说明网状结构可以同时调节7±2个符号记忆系统。

在觉醒状态，人可以通过大脑皮层随意调节网状结构的机能活动，维持着网状结构的紧张度和保证有持久的选择性的激活。

因此，当大脑皮层发出注意某种刺激的指令后，即刻就会提高有关分析器的活动水平，而同时抑制非关联刺激物分析器的活动水平。

此外，丘脑的非特异系统的某些部位也控制着注意的转移和注意对象的选择。

刺激的心理强度并不只决定于刺激的物理强度。

如两个强度不同的声音刺激，当你全神贯注地去注意那个较低的声音刺激时，被注意的声音就显得较响，而不被注意的较强声音听起来就很弱，甚至不能听到。

可见，刺激的心理强度还决定于同一分析器内部的特征分析器的活动水平，特别是特征分析器末端信息定位细胞的活动水平。

记忆速度的快慢，信息储存的快慢最根本的决定于注意的程度。

人在注意时，在皮质的注意区合成信息的化学物质增多，保证信息物质的合成，或使各神经元轴突、树突易于建立更多的突触联系。

注意不仅与记忆的储存有关，也与记忆的唤醒有关。

某一记忆信息只有当被注意的时候，才能唤醒到意识中来，进行映象体验。

经常注意的事物信息容易被唤醒。

觉醒状态，大脑皮层中的注意区并不只有一个，如一个人在边走边出声朗读时，皮层中就不只一个注意区，运动中枢有一个注意区，视觉中枢有一个注意区，语言中枢有一个注意区，听觉中枢有一个注意区等。

注意的根本机制是非特异传导系统的作用，“由感受器发出的神经纤维在经脑干时发出侧支，通过网状结构，最终弥散地投射到大脑皮层的广泛区域。

”〖3 〗其作用是激发或维持大脑皮层的兴奋性，使机体处于觉醒状态。

人在注意状态是需要某种能量的（电能或化学能），非特异传导系统就保证这种注意能的供应，通过非特异传导系统就可主动地控制、调节注意的过程，在此基础上才可能进行思维活动。

刺激、注意对神经纤维厚度有一定的影响。

用白鼠做实验证明，经过走迷宫训练的白鼠其髓鞘厚度增加。

由此可见，经常被注意的事物，注意得越深刻，其皮质代表区的神经纤维越粗，髓鞘厚度的增加与刺激的强度以及注意的强度、时间、次数有关。

实验证明，粗纤维活动能力比细纤维活动能力强，受到刺激时容易兴奋。

因此，睡眠时在相同刺激下，粗纤维易兴奋，与其相连的记忆细胞也较易被激活。

脑鞘生长与刺激程度有关，刺激强度越大，频度越高，时间越长，则越容易促进脑鞘生长、增厚，脑鞘增厚可保证神经纤维允许较多的信息通过。

思维活动是认识的高级阶段，在脑中表现为接通神经联系、建立信息关系的过程，而注意的参与使得思维活动朝一定方向进行。

例如：人们为了解决九点图的一笔连接问题而进行思维活动时，在脑中就表现为接通九个信息点之间的神经联系，注意则使神经联系的接通按一定方向进行。

（见文末图一）刺激可提高树突、轴突的紧张度，使之保持一定的空间形态以适于突触迅速传导。

若原来突触构形不利于迅速传导，刺激则可改变其构形，使其适于迅速传导。

这种构形变化包括：突触间隙变化，轴突、树突相对位置变化等。

刺激越深刻，在刺激撤离后，突触构形越不易变化。

当然，“刺激也可使突触部位的神经末稍增多或延长。

”二、记忆定位的机制㈠突触在信息传递、定位中的作用“突触，这是一种障壁，它可以阻止兴奋。

不过某些障壁容易通过，某些比较难些，而有时则发生从许多通路中选择某一通路的情况”〖4〗。

突触的作用，就象一个电阻，表现出电阻的特征，神经纤维则类似于一根导线。

神经冲动（电流）有选择地沿一定方向传导，它有选择地通过小电阻。

在一定条件下（如意志努力）或在不得已的情况下，可以通过大电阻。

（见文末图二）用电刺激某神经说明，神经冲动并不都是信息冲动，也可以是非信息冲动。

一根神经并不只是起到传递特定信息的作用，也可允许非特定信息冲动通过。

无论是特定信息冲动还是非特定信息冲动都可使突触小泡释放化学递质，作用记忆载体引起记忆信息的重现。

感受器具有专一性。

特定感受器只将特定刺激转化为神经冲动，如视感受器只接受颜色刺激。

轴突末稍把神经冲动向下一级神经元传递，下一级神经元的突触受体被激活后，即可实现其心理感觉。

信息定位于胞体或树突上，只有胞体、树突才能实现对信息的分析综合。

人知觉到的任何客体，即使是一个携带信息最少的信息单元（信息点）都是由两个以上的突触所组成的突触群共同起的作用，突触点的时空排列组合方式与客体的时空排列组合方式保持一致。

每一神经元的大量树突各自接受不同的精细信号，每一神经元都可以接受不同物理属性刺激的兴奋冲动。

某种分析器的神经元可以让力、电、光、声等不同物理属性刺激信息的神经冲动通过，但这些不同物理属性的刺激信息都将转化为同种相应的心理感觉，如由于力的作用而使人眼冒金花。

㈡记忆定位的机制任何事物都可看成是由一些最基本的“信息点”（信息单元）组成的，正是这些信息点以各种不同的方式排列组合，才构成了复杂多变的事物。

就象黑白照片或黑白电视一样，构成其复杂图象的仅仅是一些黑白像点。

视觉记忆就是对构成事物形象的色点进行记忆，听觉记忆就是对构成声音信息的声点进行记忆。

信息点就是人们刚好能感知到的包含某种物理属性的点，如声点或色点。

人眼可以感知到的信息点是具有光能量子的光点。

对于视觉信息，一个刚好能看得见的点所携带的信息是最少的。

然而，即使是这样的点也包含许多信息，如颜色、形状、大小、方位、远近等方面的信息。

当我们把这些信息点及各信息点间的关系记住了，那么由这些信息点组成的事物也就记住了。

因此，对任何事物的记忆，都可归结为对其信息点的记忆，其结果是每一个信息单元在脑中都存在着一个对应的记忆区。

信息点在大脑皮质中定位于何处？由信息点的刺激转化而来的兴奋冲动总要通过突触的，由于兴奋冲动使得轴突末稍的突触小泡释放化学递质弥散到突触后膜上，递质作用于突触受体产生特定的生理效应，从而实现特定的心理感觉。

信息点所产生的心理效应是在突触受体上实现的。

我们感知事物后，事物的形象就保留在脑中，然而当我们回忆或是在做梦时，事物的形象在重现时绝少会颠倒错乱，这起码说明记忆的载体是比较稳固的，不是可以任意改变的。

“激素本身不能将信息由突触前传给突触后神经结构，但许多神经激素可以显著地改变递质传递信息的效应。

促肾上腺皮质激素（ACTH）与情绪及行为的关系也很密切。

在应激过程中，由于ACTH的分泌，而导致产生恐惧和焦虑的情绪。

可是，当ACTH分泌不足时又会影响学习及记忆等重要机能。

de wied 发现摘除垂体的大鼠在穿梭箱内对电打击所形成的回避反射发生障碍，早先建立的条件反射也会消失。

如果给这样的大鼠注射了ACTH, 又可以重新恢复建立条件反射的能力”〖5〗。

条件反射建立时，大脑皮质内的兴奋过程究竟是怎样的？在中枢神经系统内发生了什么变化？数字“１”是怎样定位于视觉中枢的呢？“１”可以看成是由连续点的集合“…”，集合中的每一个元素（信息单元）都可以作用于视感受器传到皮质的每一个视区细胞，由这些元素所作用的视区细胞其空间排列组合方式与信息源的每一个元素的空间构形相同，也为竖直线段。

然而这些元素的信息载体（神经元）之间怎样形成联系呢？虽然信息源中的每一个元素通过视感官都能投射到视觉区引起相应的形象，但是若想记住而把信息储存起来，就必须在视区把这些信息元素的接纳神经元按与刺激源排列相同的方式联系起来。