记忆脑科学
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第一部分 通向记忆的道路

第1章 记忆是什么?

本书作者之一(伊丽莎白)曾经给亨利·莫莱森先生(他更广为人知的名字是H. M.1)做过研究。1953年,由于癫痫发作难以控制,亨利的左右颞叶(位于太阳穴附近)的内侧部分被切除了。从技术的角度来看,手术进行得很顺利。但是,在他恢复的过程中,医生和研究人员很快注意到一些非常麻烦的事情:他无法形成新的记忆。他会读书,会说话,和他简短交谈时,你可能不会注意到他有任何不正常之处。但是对于经常拜访他的家人,虽然他能认出他们,却根本不记得他们来过。新来的医生都会自我介绍,但是到了第二天(甚至是刚过一个小时),他就不记得见过这些医生了。直到这时,医生才明白,部分颞叶被切除可导致他失忆。

将近50年后,当时还是研究生的伊丽莎白在麻省理工学院苏珊·科金的实验室里第一次见到了亨利。在那之前,亨利已经来过麻省理工学院很多次了,但是他不记得以前来过这里。他每次来通常都会待几天。有时候,他可能会被要求做一种特殊的填字游戏,以评估他对单词和概念的记忆。2第二天,他可能会完成一些词和语法规则的测试。3第三天,他可能会被要求在一个房间里来回走几次,记住地毯上一个没有标记的特定位置。4夜晚,麻省理工学院医疗服务中心的现场工作人员负责照顾他。因为他有遗忘症,第二天早上从睡觉的地方走到科金博士的实验室时,肯定需要有人陪同他。

有一次,伊丽莎白负责引导亨利去实验室。他们沿着麻省理工学院迷宫般的地下通道往前走,左转、右转、右转、直行、左转……很快,他们来到一扇门前,这扇门很难打开,每次开门伊丽莎白都会遇到麻烦。她要提起一根控制杆,同时把旋钮旋向正确的方向……是顺时针……还是逆时针呢?看到她努力了好一会儿也没有打开门,平时就乐于助人的亨利走上前,在门锁上完成了一番操作之后,顺利打开了门。

记忆系统

一个严重健忘的人(即使你和他交谈了一个小时,10分钟后他也不记得见过你了)怎么会记得如何打开一个复杂的门锁呢?对此只有一个解释,你可能已经像1953年第一次与亨利合作的研究人员一样快速地推断出了答案:记忆不是一种单一的能力。记忆一定是多种能力的组合,只有其中一种能力依赖于亨利被切除的那部分颞叶。

可以毫不夸张地说,亨利对事件的严重失忆与他在其他方面的正常记忆能力(比如他能记住打开那扇门的一系列操作)的鲜明对比,开创了现代记忆研究。现在我们知道,大脑中有多个记忆系统,它们分别有自己的网络结构,可以记住不同类型的信息。这些记忆系统有不同的分类方式,例如按照时间范围可以将它们分为短时记忆(秒到分钟)、长时记忆(分钟到几年)和远期记忆(多年)。

长时记忆和远期记忆通常进一步可分为外显记忆和内隐记忆。之所以如此分类,是因为前者在记住和回忆信息时需要自觉意识,而后者在记住和回忆信息时不需要自觉意识(不过有时也有自觉意识)。通常,外显记忆被称为陈述性记忆,因为我们很容易说出或“自认为”记住了什么,而内隐记忆也被称为非陈述性记忆,因为通常很难用语言描述这类记忆。

图1-1是对主要记忆系统的简要描述。(我们将分章节逐一介绍这些重要的记忆系统。)

图1-1 使你记住不同类型的信息并保留不同时间长度的记忆系统

长时和远期外显(陈述性)记忆系统

· 情景记忆,即生活事件的记忆,比如你是如何庆祝自己上一个生日的,或者你昨天晚饭吃了什么(第4章)。情景记忆通常可被分解为多个部分,如记忆的创建、存储和找回。

· 语义记忆,即事实和信息的记忆,比如老虎条纹的颜色、叉子的用途、阿拉伯语课上学到的新单词(第5章)。

长时和远期内隐(非陈述性)记忆系统

· 程序记忆,有时也被称为“肌肉记忆”,是指通过动作(例如挥舞高尔夫球杆、骑自行车、练习瑜伽姿势和盲打键盘)获得的记忆(第2章)。动作的计划和协调都是程序记忆的重要组成部分。

· 启动,是指之前遇到的某个特定事物改变了你对当前事物的反应,无论你是否意识到这一点。例如,如果填字游戏的提示信息是“美国特色烹饪”,而且你最近看到过麦当劳的广告,那么不管你是否记得这个广告,你都更有可能想到“汉堡”这个词。

· 经典条件反射涉及两种刺激的配对,因巴甫洛夫的狗而闻名。

当非条件刺激(肉)与条件刺激(铃铛)多次配对时,那么仅有条件刺激时也有可能引起反应(唾液)。这种记忆对于创伤性和其他高度情绪化的事件很重要,比如那些可能导致创伤后应激障碍的事件。

短时记忆系统

· 工作记忆能让你主动地将信息“记在心里”并加以处理,比如在找手机打电话时不断地想着一个电话号码,沿着心中想好的路线行驶以避开交通堵塞,在餐馆里计算小费(第3章)。

· 感觉记忆指的是影响你意识的瞬间视觉、听觉、嗅觉、味觉和触觉感受,比如日落的颜色、鸟叫的声音、煮咖啡的气味、成熟桃子的味道和凉水在皮肤上留下的感觉(第3章)。感觉记忆很快就会消失(仅持续3秒,甚至不到3秒),但有的感觉记忆会转换为工作记忆,有的最终会存储在情景记忆中。

记忆系统的协作

我们在前面明确地指出,记忆力依赖于一系列不同的记忆系统,它们分别处理不同用途的信息。与此同时,我们还必须明确指出,在日常生活中,多个记忆系统通常会同时行动,以多种方式在多个大脑区域存储信息和事件。此外,这些记忆系统并非完全独立,而是相互作用,并且在许多情况下相互依赖。

例如,当你听到一首新歌时,你耳朵里的感觉记忆和大脑中负责处理声音的部位就会活跃起来,将这首歌的声音存储几秒钟——这么长的时间足以将这些声音转移到你的工作记忆系统中。当你运用工作记忆并有意识地思考这首歌(也许你已经注意到令人惊叹的吉他独奏)时,你的情景记忆会自动启动,记住你是在哪里听到这首歌的(在你的车里)、当时你在做什么(和朋友去吃饭的路上)。你的情景记忆还会把这首歌的旋律和歌名联系起来。

第二天早起穿衣服的时候,你又听到了这首歌。你的情景记忆不仅能立即回忆起歌名,还能立即回忆起你是在何时、何地听到这首歌的:当时你正开车去和朋友吃饭。你下载了这首歌,以便在上班的路上听。在接下来的一个月里,随着你继续在不同的地点和时间(在杂货店时、排队买咖啡时、在公园散步时)听到这首歌,一种新的语义记忆逐渐形成,将歌曲的旋律与歌名联系起来,于是当你听到这首歌的旋律时,你就会想起歌名,而不是你20多次听歌经历中的某一次。

月底,你决定练习用吉他弹奏这首歌。你在网上找到乐谱,看了前两小节,用你的工作记忆把这些音符“记在脑子里”。当你用吉他弹奏时,你在头脑中默默地重复着这些音符,F、E、D、E、B、D、G、F,告诉你的手指应该按哪个把位、弹奏哪根琴弦。与此同时,你的程序记忆会记住演奏歌曲时手指的动作。

一天,你的手指划了一个小口子。在接下来的几天里,每当你弹奏某个和弦时,琴弦就会碰到伤口,你会瞬间有疼痛的感觉。一周后,伤口愈合了,但你发现每次你把手指放到那个和弦的位置上时,你的身体仍然忘不了那种短暂的痛感。经典条件反射发生了,把那个和弦和你手指疼痛联系到了一起。只有经过几次练习发现不再有疼痛感之后,这种联系才会逐渐消失。

记忆系统的相互依赖

这些例子说明了记忆系统的相互依赖性。感觉记忆是所有记忆的必要前提,因为你记住的大部分东西都是通过感官获取的。情景记忆基本上“始终在线”,因此你不需要努力就能记住生活事件(这是一个很自然的过程),但只要你有意地试图记住信息(比如停车位置或二次方程),你就需要使用你的工作记忆,把注意力集中在这些信息上。如果你想掌握一些新的事实(比如一家新餐厅的名字或某个西班牙语动词的变位),就需要先使用情景记忆来记住它们,然后这些新事实才会成为你的语义记忆的一部分(通常是通过多个情景记忆事件)。

最有趣的是,不同的记忆系统所记住的东西有时会有所不同,比如我们的情景记忆“忘记”了某个事件,但我们仍然利用另一个记忆系统“想起”了这个事件。例如,本书作者安德鲁一度对他的吉他演奏感到非常满意,因为他几乎不费吹灰之力,就在极短的时间内学会了一首新歌。但是,当他自豪地向吉他老师提到这一成就时,他才想起他们早在3年前就已经学过这首歌了!因此,尽管他的程序记忆系统记住了这首歌(所以他再次学习的速度很快),但他的情景记忆系统已经忘记了他以前学过这首歌。

你也可能会忘记与之前的情感创伤相关的情景记忆,但它的影响通过经典条件反射保留了下来。假设你是一个青少年,你发现自己很喜欢玩过山车、摩天轮、自由落体塔和鬼屋,却非常害怕旋转木马。事实上,只要接近旋转木马,你就会全身冒冷汗。于是,你向母亲提起这个奇怪的现象,你这才知道,4岁时,一个马戏团小丑试图安慰骑在旋转木马上的你,结果把你吓得半死,就是因为这个原因,他们再也没有带你去过游乐场。

你已经知道你的记忆力来自若干记忆系统,它们在一定程度上相互独立,又在一定程度上相互依赖、相互作用。接下来,我们将分别研究每个系统。我们将从程序记忆开始,亨利·莫莱森正是凭借程序记忆帮助伊丽莎白打开了那扇复杂的门。

如何促进记忆系统的协同工作

在学习和找回信息时,你可以同时使用大脑中的多个记忆系统,以便创建牢固持久的记忆。

· 当你希望利用情景记忆来记住你正在经历的事件的细节时,要把注意力集中在通过感官进入感觉记忆的那些信息上。

▫ 要想让生日庆祝活动形成强烈的情景记忆,可以把注意力集中在蛋糕、蜡烛、礼物和参加聚会的人身上,从歌声和笑声中获取乐趣,细细品味巧克力蛋糕的味道,注意香槟的气泡冲进鼻子时的那种痒痒的感觉。

· 当你希望记住新的语义记忆信息时,可以尝试利用工作记忆处理这些信息。这有助于形成强大的情景记忆,进而帮助你形成持久的语义记忆。

▫ 背新单词时,应积极地利用工作记忆从不同方面思考单词及其含义。想想象声词的音节和不寻常的拼写。想想它是如何描述“咝咝”、“噼啪”和“咯吱”这些单词的。想象你在听大炮的“轰隆”声、猫的“喵喵”声和旧闹钟的“嘀嗒”声。

· 在学习新技能时,应利用情景记忆来记住指令,这些指令最终会内化到你的程序记忆中。

▫ 在利用程序记忆学习盲打时,你需要先利用情景记忆,记住你的手指应该放在键盘上的哪些位置,每个手指负责哪些键,还要记住拇指负责敲空格键。做到这一步,才说明你已做好了练习的准备,可以利用程序记忆记住正确的指法了。至此,我们可以进入第2章了。