腦神經怎麼存儲20年前的記憶?

已經看了關於大腦記憶相對宏觀的解釋,但我的問題還是沒有得到解答。我們能記憶20年前的事(長期記憶),那麼這麼久遠的記憶是以怎樣的方式存儲的呢?能存儲那麼久它的載體是什麼呢?細胞更替它不會消失么?


同意@蘇椰,簡單的回答一下你的問題:

那麼這麼久遠的記憶是以怎樣的方式存儲的呢?
和短期記憶沒有太大區別,只是存儲的位置長期主要在皮層,短期主要在海馬而已。 都是通過神經元和神經元之間特異性的連接來決定存儲的是什麼。

能存儲那麼久它的載體是什麼呢?
神經元和神經元之間特異性的連接,你可以認為主要是在大腦皮層。

細胞更替它不會消失么?
你可以認為大腦皮層的腦細胞不更替。但久遠的記憶,長期不被激活的記憶,其連接強度會減弱,使你不那麼容易去想起來,如果本來在皮層的記憶比較少,長期不動,可能就沒了,或者說數量少到不足以讓你認為你經歷過,接受過之類。


Dan Gilbert在《The Stumbling Happiness》中提出了一種解釋:大腦選擇性地記憶了極少的片段之中的關鍵信息,然後利用已經知道的規則和當前的狀態進行「腦補」恢復出記憶。

比如:你問一個大學剛畢業的人,五年前的六月十三號晚上你在幹什麼,大腦先查詢記憶,看看當天有沒有什麼「特殊事件」——比如那天是否出去參加了一個難忘的生日晚會。如果有的話根據這個記憶腦補出參加生日會的有過生日的同學本人,其鐵杆張三李四等等,然後再進一步腦補通常的生日晚會程序:如吃飯、吹蠟燭、切蛋糕、打撲克等等。

如果沒有特殊事件的記憶,那麼自動根據規則「六月底七月初進行期末考試」「我是好學生好好學習」等腦補出:我當時在準備考試,晚上在做卷子,坐在我家裡自己的位子上,手邊有我習慣喝茶的杯子等等。

這種腦補的過程容易受到當前情況的干擾。比如上面的回憶過程中如果你今天吃的是水煮魚,那麼你更有可能「記得」那天過生日也吃了水煮魚;同樣的如果有人問你「那天晚會上王五穿什麼衣服?」,你就更有可能「記得」王五去了那個生日晚會,並根據你對王五的了解腦補其當天的穿著打扮、言談舉止等(而實際上可能王五根本就沒去參加)。

所以,所謂的「長期記憶」,除了個別印象深刻的,其他的基本上是你自己根據一些基本原則自己拍的電影而已。


This is a fundamental question in modern neuroscience, and we don"t have the answer yet. Recently, several research groups from MIT and Janelia Farm using optogenetics approach to manipulate or even implant memories in mice have drawn a lot of attentions from public audience. You could check that little hot Science paper (Ramirez et al. 2013) from Dr. Tonegawa"s lab where they created a false memory and implanted it into the mouse and that in turn made the mouse believe itself"s in danger and consequently the animal freezed (freezing is a hallmark reaction of mice to fear conditions). Although this paper doesn"t really provide a great deal of new information (this type of experiment is NOT new) and the authors only proved it in the hippocampus (we"re actually more interested in CA1 and CA3 regions), it is a nicely-done piece of scientific work, from which you could definitely see the exciting future for neuroscience in the next one or two decades.

Another thing you should know about memory (just a little background knowledge) is that there"re two forms of memory in the context of current research studies --- Implicit and Explicit memory. Implicit Memory does NOT involve conscious awareness, which means you don"t have to "think" about it while you"re doing it, such like riding a bicycle or reading the time. In contrast, explicit memory operates via a different mental process where people consciously remembering their appointments or recollecting memories from years ago. By far, what basic neuroscience can really touch is just the implicit memories. Scientists have been discovering specific brain regions for storing context-dependent implicit memories and trying to decipher the whole mechanisms. We"re far from the ultimate truth and it is indeed a LONG way to go.

If you"re really interested in these kinds of questions, do a degree in neuroscience and you will be VERY fascinated for the rest of your life. If this is just a random question, then the answer is: sorry, we don"t know that yet.

P.S. Sorry, I cannot type in Chinese.


首先 @蘇椰 的回答俺大部分同意,但是也有些不同的觀點補充如下:

海馬並不保存記憶,海馬只負責喚起記憶。記憶分為兩部分,一部分是事件當時的身體情緒體驗,這部分保存在丘腦里,比較朦朧模糊;另一部分是通過認知得到的外界信息,包含較多細節,這部分保存在皮層中。丘腦中的記憶用來喚起皮層中的記憶,可以看作是一種索引機制,丘腦存放索引,皮層存放數據。
海馬是丘腦和大腦皮層溝通的通道,所以在記憶行為發生的時候,海馬的神經元都會興奮。海馬還負責建立和維護索引與數據之間的對應關係。海馬刷新記憶的行為實際上是對索引和數據對應關係的維護。
皮層中的數據以場景為單位,相類似的場景會疊加到一起,由同一組神經元負責記憶,有些疊加的信息能通過丘腦的索引機制區分開,有些不能。每次疊加會加強突觸聯繫,也就是說類似的事情經歷越多就記得越清楚。
回憶是當前感知到的場景在丘腦中形成情緒感覺,從而激活丘腦中類似的情緒感覺索引,然後丘腦把索引交給海馬,激活皮層中相關的記憶。
有些激素會迫使丘腦加速運轉,短時間內激活大量的記憶,「急中生智」就是這種情況。

俺的上述觀點,並沒有經過試驗證實,但是與俺所知道的現存實驗結果也不矛盾,可以看作是按對某些實驗現象做出的一種個人的解釋。俺沒有做試驗的條件,如果有人能證實或者證偽,那最好不過。


神經細胞幾乎很難更新,成年以後幾乎沒多少幹細胞可以用了,活性也不如幼年,起碼對於SD大鼠是這樣,人的實驗沒聽說過


用vr 儲存人生


不知你是否記得《盜夢空間》中的心碎一幕。小李子飾演的盜夢者Dominick Cobb 深陷在對家庭的回憶中:

那個時刻我沒有把握住。無論我做什麼我都不能改變這一刻。我想要呼喚他們,他們卻恰好跑開了。

(圖片來自:Reel Talk About Reel Stuff)

Cobb 的記憶停在了那一秒,永遠都不能再看到那一雙兒女的笑臉。與他的經歷相同,那些無可取代,也不可撤銷的回憶,是我們生命中或多或少都會有的。

如果這些記憶可以被VR 重新帶回現實呢?

Clay Bavor,Google VR 副總裁,在不久前的戛納電影節上對未來VR 的應用發表了自己的見解。他所側重的不是當下的娛樂產業,而是每個普通人日常的體驗和記憶。


(圖片來自:Wired)

Bavor 首先說:

如果房子不幸失火,很多人會選擇將自己的照片、硬碟等搶救出來,因為他們承載了寶貴的記憶,這樣你才不會忘你那些你摯愛的人,那些可能早已遠在天邊,或已經逝去的人。

Bavor 說他經常會用VR 相機拍攝一些生活小片段,比如拜訪他的祖母,或者和兒子共進早餐。通過這種記錄方式,他渴望在祖母去世後,或在兒子長大成人後,還有機會活在這些記憶里。

在他看來,虛擬現實可以記錄生活,並把我們帶回這些記憶中,他們開發的目標之一是讓用戶可以通過虛擬現實反覆體驗自己生命中的寶貴時刻。

回顧媒體技術發展的歷史,人類在不斷發明保存自己記憶的方式。從文字和紙張,到錄音機、相機和攝影機,再到現在二進位化的龐大資料庫。我們在想盡一切辦法,儘可能多而全的保存自己的珍貴回憶,直到我們有了新一代媒體——虛擬現實。

他認為,虛擬現實內容未來不只會來自各個遊戲或電影工作室,更多的會來自每個普通人。人們喜歡記錄自己鍾愛的時刻,並分享自己的體驗。

VR 究竟是如何將回憶重新帶回我們身邊的呢?VR 給人的「存在感」可能是這種體驗的基礎。

VR 是一台製造同理心的機器

VR 媒體藝術家,VR 電影工作室Within VR(即更名後的Vrse VR)創始人Chris Milk 曾對VR 這項全新藝術形式下過一個有趣的定義—— 終極共鳴製造機(Ultimate Empathy Machine)。

(圖片來自:TED)

在Milk 眼中,VR 是一種能讓人進入另一個世界,並讓體驗者充分體驗片中人心理的藝術。

VR 所帶來的「存在感」是這種效用的基礎。帶上頭顯,你便實實在在地存在於那一刻。

這種存在感可以從現象學派(Phenomenology)的哲學觀點中找到答案。

(圖片來自:Bio)


Maurice Merleau-Ponty 作為這一學派最具代表性的學者。他認為:

身體和意識是同一的,而非分離的。我們對世界的認識和認識世界的能力是被身體所限制。換句話說,我們依靠肉體,即感官,軀體,手腳來認識世界,少了身體,認識能力也不會存在。

這對VR 來說意味著什麼呢?

VR 的存在感源於其互動性。當頭顯覆蓋了你的視覺與聽覺時,你的感官與虛擬世界形成互動關係。

360 度的球形視場給眼睛觀察的自由度,將頭部的轉動納入互動;加入空間聲效的VR 內容給耳朵多維度的體驗;高階設備如HTC VIVE 和Oculus Rift 一定程度的肢體互動;VR 主題公園The Void 的項目則將大範圍的位置追蹤納入互動範疇。

隨著我們的肉體與虛擬世界的互動程度提高,我們在VR 中認識虛擬世界的方式也將發生變法,而相應的,「存在於虛擬世界」的感覺也會提高。這一點已經在Oculus Story Studio 的實踐中證實。

而Bavor 所錄製的360 度視頻,已可以提供初級的互動性與「存在於那一刻」的感覺。

這對我們的記憶又有什麼效用呢?

Bavor 認為虛擬現實可以成為我們記錄生活、儲藏記憶的工具,可以讓我們真正「回到那一刻」。與傳統媒介相區別,VR 提供的「存在感」將這種記憶的保真度放大了。

目前,我們已經看到了無數VR 內容,可以讓我們體驗他人的記憶。

Chris Milk 領導的Within VR 專註於記錄社會邊緣群體的生活。

(圖片來自:Within)

通過他的鏡頭,我們穿越到加沙地區,和經歷喪子之痛的母親站在一起;穿越到古巴,和青年舞者們共舞;穿越到敘利亞的難民營,聽流離失所的姑娘訴說自己的心事。Within 已經和聯合國建立起深度合作關係,讓邊緣人群的聲音可以被世界聽到。

(圖片來自:Within)

此外,Specular Theory 公司今年年初製作的Perspective, Chapter 2: The Misdemeanor是一個更好的例子。本片講述兩個黑人青年被警察盤問,由於各種誤會,情勢急轉直下,導致兩個人被槍擊。

(圖片來自:Specular Theory)

這個故事由四個來自不同視角的章節組成。觀眾可以扮演不同的角色,窺探他們的記憶,了解他們在事件中的心理變化和立場,最後製造一種反諷的效果。

雖然目前電影人們主要使用的工具和平台還不能提供足夠的互動性,但是我們在這些反應平凡人生活的作品中,已經明顯的看到了VR 這個平台的潛力——還原現實,保存記憶。

斯坦福大學人類虛擬交互實驗室主任Jeremy Bailenson甚至預測:十年之後,人們可能會通過VR 直接體驗新聞現場,而非像以往那樣通過電視了解新聞。用VR 保存記憶的危險

Bavor 認為,當人們開始像使用手機攝像頭一樣,開始習慣用VR 記錄並分享個人經歷時,可能會出現潛在的危險。

如果我們按個按鈕就可以重溫任何一段回憶,我們很可能會對過去上癮,並最終迷失在其中。

這樣的情況極其像《盜夢空間》中Cobb 的遭遇。Cobb 一直沉浸在自己的喪妻之痛中,不斷在自己的夢境中遇到逝去的愛人。

(圖片來自:Screen Rant)

鑒於VR 潛在的還原現實的能力,Cobb 對回憶的癮可能就會如Bavor 所預測的那樣,出現在普通人身上。

這樣的場景也出現在科幻題材英劇《黑鏡》第二季的最終章中。男主角記錄了自己面試的經過,在焦慮中一遍一遍回顧這段面試,從面試官的舉動猜測自己面試的結果。

(圖片來自:Mocking Bird)

此外,Bailenson 的一項研究顯示,虛擬現實中的經歷會變成現實中人格的一部分。換句話說,在虛擬空間中的記憶可能會在現實中同樣有意義。

Bailenson 讓志願者在VR 下進行一項環境保護教育的體驗。結果顯示,在VR 下進行體驗的志願者在日常生活中明顯比觀看普通視頻的志願者更注重紙張節省。

有志願者甚至打電話向Bailenson 反應,在很長一段時間內都不能忘記那些令人震撼的伐木場景。

因此,當我們在體驗自己的記憶,尤其是別人的記憶時,可能冥冥之中會有一種靈魂相通的感覺出現在人與人之間、不同時間點之間,逐漸地改變我們認識世界的方法。

(圖片來自:Hitchhiktd Till Date)

-------來自公眾微信號 vr先生


鑒於這兩天在知乎被嘲諷了,所以匿名答一下自己的觀點

你看到的是什麼?是像素排列么?


——不是


你可以理解,數位相機裡面的文件無論是arw還是bmp,都是按照「像素點」來保存的——現在的問題是,你「看到的世界」是「由像素點組成的嗎?」

不是的,你看到的,是「特徵」。

舉個例子,我現在在看著我的macbook回答這個問題,我看macbook,我看到的是什麼?——一個「長方形」(屏幕),外面是「圓角矩形」(外框),邊緣是「金屬磨砂」(材質)……這些是啥?是「特徵」!

你看到的不是像素的合集,是特徵的合集!

並且特徵還是有層次的,如果你仔細看,會發現邊框上有個「污點」,當然,如果繼續放大還能看到更精細的玩意兒。

那麼這就好理解了,你記憶的是啥?

——也是特徵


「特徵」這個東西可以有初級的特徵,就是不可分解的特徵,比如「圓」,可以有複合特徵,比如「圓角矩形」(可以視作圓形+矩形),可以有多重屬性比如「銀色圓角矩形」,然後更高層的堆疊就是「macbook的顯示器」,然後更高層是「macbook」

我只需要記住「我在用macbook打字」這個簡單的句子,就能記住我當前在做的事情。

對於高級特徵,或者說複合特徵,可以逐層展開——這個展開可以是利用另外的記憶,也可以是藉助百度之類的搜索。

這樣你並不需要記憶很多東西。

但是細思恐級的是,有些特徵是逐步變化的。

macbook每年都會更新,雖然最近幾年並不大,如果沒有時間定位,那我將會混淆電腦的配置。這是比較溫和的變化,或許我可以用一些方式來抵抗這種變化。但是如果突然有些重大的問題,比如抑鬱,那很多特徵的變化就不得而知了,記憶的準確性就大打折扣了。

更令人糾結的是,你會看漏特徵,或者說視而不見一些特徵。

如果沒人說的話,我幾乎會把一個歌手叫「李榮浩」,記作「李浩榮」——這是順序的問題,如果沒人說的話,我幾乎不會注意到對面的哥們天天穿的是CK。有時候這些細節特徵不重要,但是有些時候這些細節特徵會導致巨大的問題——例如你沒注意到汽車發動機的異常聲音,可能會帶來一些問題。


回到記憶上來說,會看漏就會在記憶中腦補一些本不存在的特徵。

高級特徵和子特徵的關係不總是那麼緊密,除了會變更,還有可能增加——例如舊版本的電腦並沒有某種功能,但是記憶可能會認為有。

那麼,這些「特徵」存在哪裡呢?

大概是你大腦神經的連接方式,和連接強度上。

樓上有答主說了海馬保存記憶但是只能「喚醒」記憶,我猜測就是說海馬只保存了「我用macbook答題」這個編碼。至於「我」 「macbook」 「答題」都是什麼,有可能也記錄在海馬,更有可能記錄在大腦神經的連接結構和連接強度上。


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