急性肠炎症状

注册

 

发新话题 回复该主题

大脑是如何储存记忆的科学家说,记忆的基础 [复制链接]

1#
白癜风的防治 https://m.39.net/pf/a_4632474.html

记忆是我们大脑的智能要素之一,是神经系统存储过往经验的能力。记忆代表着一个人对过去活动、感受、经验的印象累积。

它可以帮助保护我们的安全,那个火炉是烫手的,不要碰它!记忆也构成我们身份的基础,也是形成关于我们生活的故事的基础。

人工智能为什么具有相当威力?重要一点就是因为它具有强大的记忆存贮大数据的能力。离开了这个记忆能力,人工智能在大数据面前将一事无成。

基于现在对于人的记忆形成机制的认知,广为接受的模型将记忆过程分为三个不同阶段:

编码:获得资讯并加以处理和组合;

储存:将组合整理过的资讯作为纪录;

检索:将被储存的资讯取出,回应一些暗示和事件。

记忆系统的这三个阶段就像一条流水线一样,将进入的刺激信息流转变为能够被存储和回忆的有意义模式。这个三阶段模型最早是由理查德·阿特金森(RichardAtkinson)和理查德·谢弗林(RichardShiffrin)于年提出的,该模型在一定的加工和修改后被广泛接受。

人类记忆的过程,目前被认为和电脑处理信息存取的过程类似。通过对电脑数据输入输出原理的了解可以有助于帮助我们理解记忆这个复杂的过程。

按照新的记忆产生的时间长短,目前将记忆分为工作记忆(也称之为短期记忆)和长期记忆。

那么,大脑是如何存储记忆和检索它们的呢?

如身体的其它器官一样,大脑由细胞组成。所有细胞的主要工作是运行化学反应。脑细胞里面有一个具有复杂机构的细胞核。细胞核及其包在周围的细胞质是来自食物的分子被“燃烧”以提供能量的地方。细胞核也是人的遗传基因DNA储藏的地方。

大脑细胞通过身体的五官感觉接收信息。这些信息经过某些大脑细胞分析与处理后,向其它大脑细胞发出行动指令。这些大脑细胞在收到指令后再将这些行动指令传给身体。所有输入与输出的信息都由相应的大脑细胞来进行传递与存储。大脑神经细胞最奇妙的功能是与其外围的一层膜有关。每个大脑神经细胞有除了有一个装有脑细胞核的胞体外,外面还有树状的结构围绕这个胞体延伸开来。这个树状结构中的主干称为轴突;其它的树枝状就称为树突。

简单来说,我们的大脑在每一个新的记忆中都会重新塑造我们自己,这是通过突触来进行的。这些神经突触并不相互直接接触,而是一端正好对应了另一端,中间留有了一个极为细小、只有约20纳米左右的缝隙。突触前神经元负责合成神经递质并将其包裹在突触小泡内。在神经元发生冲动时,突触小泡将其中的神经递质释放到突触间隙中。神经递质分子抵达突触后,细胞膜导致突触后神经元的电位或代谢等变化。

脑细胞或神经元通过这样一个优雅的电化学系统相互交流。一个细胞的电荷变化触发了称为神经递质的化学物质在突触间的释放。然后,神经递质被缝隙另一侧的神经元吸收,在那里触发该细胞的电变化。

"南加州大学的神经科学家唐-阿诺德说:"归根结底,记忆是在电路中编码的,而突触只是刻画这些电路的一种手段。"这就是记忆产生时大脑中的变化,你有这个新的电路来编码记忆。"

当一个神经元不断地刺激另一个神经元时,它们的联系就会加强,这意味着随着时间的推移,它们越来越容易刺激对方。当他们很少交流时,他们的联系就会减弱,有时他们会完全停止交流。在最基本的层面上,大脑可以通过加强神经元网络之间的联系来存储记忆。

记忆储存在大脑的什么地方?

人类的记忆储存在几个大脑区域。最重要的一个区域是海马体,它实际上是一对隐藏在大脑深处的区域,形状像蜷缩的海马。这个区域对最初的记忆形成很重要,并在记忆从短期储存转移到长期储存中起着关键作用。

短期记忆只持续20或30秒就会消逝。例如,你可能会在拨电话号码的时间内记住一个新的电话号码,但除非你反复练习这个号码,否则形成的这个短期记忆的神经回路将停止一起激活,记忆将逐渐消失。

用激光显微镜拍摄的大鼠海马体的图像,海马体是形成记忆的一个关键脑区。

当你学习中尝试记住某种东西时,海马体就会启动,以加强这些学习回路。随着时间的推移,长期记忆被转移到新皮层,即大脑的外部褶皱部分,它负责我们大部分的意识体验。发表在《科学》杂志上的一项研究发现,这些长期记忆的一些部分也留在了海马体中。

杏仁核是人脑中的一个杏仁状区域,位于侧脑室下角前端的上方,海马体旁回沟的外侧,帮助处理恐惧等情绪,在记忆中也发挥着作用。杏仁核可以产生情绪激励,从而增强记忆。会让人注意到该次经验中最重要的细节。如:被抢的人通常会记得到犯人持用的刀械,而杏仁核受伤的人就不能记得这些细节。

在3月份发表在《美国国家科学院院刊》上的一项研究中,阿诺德的研究团队发现,当鱼学会将光与疼痛的感觉联系起来时,它们在一个叫做腭部的大脑区域的一个部分发展出新的突触,而在腭部的另一个部分失去突触。阿诺德说,腭部类似于杏仁核,在研究中,鱼的腭部突触加强的部分充满了参与处理痛苦刺激的神经元,而鱼则在处理积极或中性刺激的神经元中失去了突触。

加州大学洛杉矶分校的神经科学家阿维谢克-阿迪卡里说,情绪是记忆制造的一个重要组成部分。积极和消极的情绪状况都比中性事件更容易被记住,这可能是出于生存的考虑:记住那些对你非常好或非常坏的事情可能更为重要。

阿迪卡里说,在强烈情绪的情况下,大脑会释放出更高浓度的某些神经递质,而这些神经递质的存在可以加强海马体的记忆回路。

根据昆士兰大学的研究,参与记忆的其他区域包括基底神经节和小脑,它们负责处理协调等所需的运动记忆,以及帮助处理"工作记忆"的前额叶皮层,当你需要在头脑中保持足够长的时间来操作信息时,例如在解决数学问题时,就会涉及到工作记忆。

记忆的物理表征,被称为"记忆印迹",由一个共同激活的神经元网络组成。这个脑电图是在小鼠的海马体中。

记忆的奥秘

新神经元的形成在记忆储存中也起着重要作用,甚至在成人大脑中也是如此。科学家曾经认为,大脑在青春期后就不再产生新的神经元,但过去20年的研究表明,成人大脑不仅能制造新的神经元,而且这些神经元是学习和记忆的关键。《细胞干细胞》杂志上的一项研究发现,即使是80和90岁的人,海马体也会继续产生新的神经元。

在一个工作的大脑中观察记忆的形成和处理是很难的。阿诺德说,突触很小而且很多(一个成年人的大脑中大约有一万亿个突触),而且很难在大脑表面之外进行成像。成像方法还需要能够避免干扰大脑的功能。不过,新技术正在促成新的发现。例如,为了在斑马鱼学会将闪光与不愉快的感觉联系起来时窥视它的大脑,阿诺德研究团队改变了鱼的基因组,使其在突触上显示荧光蛋白。然后,研究人员可以使用一个专门的显微镜来拍摄这些突触的图像,并监测它们的变化。

了解记忆是如何工作的,对于治疗像阿尔茨海默氏症这样的疾病非常重要,这些疾病会导致记忆丧失。了解记忆的一些怪异特性也可以帮助改善记忆。例如,海马体不仅参与巩固记忆,而且还参与导航,这很有意义,因为在试图四处走动时,记住你在哪里和你去过哪里很重要。那些在记忆方面取得惊人成就的人,如记住圆周率的几万位数字,往往借用海马体的空间记忆能力来做到这一点。他们会在心理上将他们想要记住的每一个项目与一个想象中的地方联系起来,这种技巧被称为“记忆宫殿”法。

“记忆宫殿”法,英语:memorypalace,又称记忆之旅、或轨迹法,许多记忆大师运用此方法,是一种增强记忆的策略,它使用熟悉的空间环境的可视化来增强对信息的回忆。八届世界记忆冠军多米尼克·奥布莱恩(DominicOBrien)使用了这种技术。一位将圆周率π记忆到65,位数字的创纪录者使用了这种技术。

加州大学洛杉矶分校的神经科学家阿迪卡里表示说:"这是一个非常奇怪的事情,""但这一招之所以有效,是因为海马体特别擅长并容易绘制空间路线。"

分享 转发
TOP
发新话题 回复该主题