李澄宇：记忆是什么？或许我们就是我们的记忆

记忆究竟影响一个人多少？如果失去了过去的记忆，我们还是原来的自己吗？人脑内有一个海马区，掌控了长期间记忆，若是受损，有可能从此无法形成新的记忆，这意味着无法认识新的人、无法记得5分钟前做了什么！“记忆某种程度上就代表了我们本身”，在SELF讲坛上，中科院神经科学研究所的李澄宇为我们揭开“记忆”神秘的面纱。

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李澄宇

中国科学院神经科学研究所研究员

以下内容为李澄宇演讲实录：

各位下午好！非常荣幸有机会在这里和大家一起交流关于记忆的一些奥秘。记忆当然很重要，如果我们有一天突然丧失了记忆，比如说阿尔茨海默症患者，当我们走到路中间突然不记得自己是谁？为什么在这里？怎么回家？这是一个很可怕的事情，所以记忆当然很重要。

但是因为我们已经社会化这么久了，所以其实遗忘掉在演化上我们和其他动物相比，是拥有类似的记忆的能力的，所以我在这里想向各位介绍一些有趣的例子，来说动物为什么需要学习和记忆。

第一个例子，这白眉猴它所生活的空间相当之大，它的主要食物是成熟之后的果实，它生存的空间里面有大概10万棵树，在任何一个时刻成熟的果树有50棵，所以它需要赶在别的竞争对手之前找到这50棵树，对不对？要不然就被其他的鸟类吃掉了。所以需要学会找到这些树，然后记住它在哪里。

第二个例子，如果你是一个捕食者，那么需要学会去捕食；如果是个被捕食者，需要学会不要被人吃掉，对不对？或者被别的动物吃掉。所以这是明显例子，这都是和记忆有很大的关系。

我想问各位一个问题──在这张图片中哪一只是老大？可以告诉我吗？哪个是老大？中间那个是吧，我们并不是狒狒，但是我们很容易看出来谁是老大。如果你我们生活在这个群体里面，或者我们生活在人的群体里面──人的社会群体有非常强烈的等级制度──我们很容易理解，是需要学会这些等级制度和相关的行为的，所以学习是蛮重要的。

接下来我想举一个更明确的例子，来说明学习记忆对生存的必要性。这边展示的是黑长尾猴，它生活在非洲，大概3到5公斤，是很小的一类猴子。在野外，黑长尾猴的生存相当不易，一岁之内的小的黑长尾猴有60%会死亡，其中至少70%是来自于捕食者。

黑长尾猴的捕食者有主要分为三类：第一类是在陆地上捕食的──以豹子为代表──这些大型的捕食动物；第二类是在空中飞翔的──以战雕为代表的──翼展两米的捕食鸟类；第三种是蟒蛇，在草丛里面埋伏的准备捕食的。

针对这三类不同的捕食者，黑长尾猴发展出了非常有效的警告性的呼叫声。这里我想请工作人员来播放这个声音，当黑长尾猴看到豹子的时候，它会发出这样的警告声音，黑长尾猴听到同伴这样的叫声的时候，它的第一反应要上树，为什么？

豹子的体重大，它在树上跑的没有猴子快，所以在树上安全。曾经有人观察到一只豹子追一只黑长尾猴，在树上追了一个小时没有追到，所以树上是安全的。

如果看到的是鹰，那么警报声是这样子的，非常短促，如果听到这样的声音，那么正确的反应是马上进入灌木丛。我刚刚说战雕翼展两米，所以在灌木里面它是无法飞行和捕食的，灌木丛里安全。

如果看到是蛇，那么警告声音是这样的，很短促的声音，如果听到说这种警告式叫声的话，那么正确的反应是站起来向四面看，因为蟒蛇主要靠潜伏来捕食，在草丛里面你正好踩到蟒蛇身上了，它把你吃掉了。如果你听到的是鹰的警告声，然后你的反应是进灌木丛，那对不起，一般那蟒蛇在，如果你走错的话，那么后果是很悲惨的。

刚才是警告性的声音，这是很重要的发现，但是Cheney和Seyfarth他们两个人在长期的关注──他们发展的这样有趣的实验来证明“观察学习”的重要性。我刚才说幼儿的这个黑长尾猴它的死亡率是很高的，他们就对这种幼儿的一岁以下的黑长尾猴播放刚才那三种声音，音箱放到草丛里面播放，看它们的反应是不是对。

然后在分析的时候，把这种反应分成两类：左边一类是在小猴反应之前，先看一下成年猴，你看他做正确的反应的次数就远高于做错误反应的次数。如果这些小猴没有看一下成年猴，就直接做了反应了，那么它们出错的几率是很高的，做正确或错误差不多。

请各位再回想一下，我刚才说一岁之内的小猴60%会死亡，多数是来自于捕食的话，就会意识到现在的这个差别，看一下和不看一下，观察一下、不观察一下对于生存有着非常重要的意义。所以这是一个例子，我觉得很有趣，是说明在野外其实动物是非常依赖于学习记忆的。

接下来我想向各位介绍一下什么是“学习记忆”，但不是传统意义上的介绍，因为大家都知道学习记忆，都明白──经验引起了后续的行为改变──就是学习和记忆。我想说的是我们在实验室里面怎么去研究学习记忆？

我想向各位展示一个视频，是黑猩猩它们去做一个工作记忆的任务。这并不是说黑猩猩的短时间的工作记忆能力比人强，这是因为它做这任务时，每做对一次，就有一个花生可以吃。

我们在实验室里面也让我们的实验动物或者人，做类似的类似的行为：比如说在这个任务里面我们先给受试者一个视觉刺激，然后延迟的时候把样本隐藏起来，选择的时候，我要让人或者是动物选择一个和刚才样本不一样的刺激，就这样一个任务。

或者是病人──比如说精神分裂症患者──来做这样的事情，可以看到X轴就是给不同的样本的数量；Y轴是出现错误的几率，即使正常的红色的线也是随着要我记得信息越来越多，我出错的几率会越大，对吧？这是正常的。但是精神分裂症患者，他们出的错误就更高。

做基础研究对于临床或者对我们实际生活其实是有很大的关系的，比如说工作记忆这种，它是一个非常基础的研究，对不对？但是其实我们的很多患者都有很严重的工作记忆的问题。

当我自己躺在我们的所里面的核磁功能共振成像仪器里面，我自己做刚才这个任务，这是我自己的脑子的反应，至少这个脑子看起来还比较正常。如果侧过来看的话，额叶顶叶这两个脑区在我做工作记忆的任务的时候──需要短时间的记住一个信息──它会被激活，就颜色比较热的这种地方，颜色比较蓝的地方就是被抑制的地方，所以我们的脑子其实有很多特定的脑区，是在帮助我们做这种行为的。

但是我还不太愿意把我自己脑子切开来，然后把它拿出来看我的脑子是怎么工作的，所以我们需要和刚才几位老师说的一样，需要各种各样的动物模型，所以在我们实验室里面主要用小鼠作为模型来研究工作记忆，这种短暂的存储信息的这种能力。

我们所使用的是嗅觉──因为小鼠是一个嗅觉很好的动物──我们会给它两次气味，两个气味中间会有延迟期几秒钟，如果两个气味是不一样，那么它要舔，来得到水；如果两个气味是一样的，那就不用舔，因为没有水。就这样一个任务。

这个任务的好处是在时间上，把感觉、记忆、抉择给它分开来，这是我们这么设计的原因。接下来我会展示一个视频，看小鼠怎么做这个任务：我们现在要给它一个气味──气味A──延迟──还要记住，然后气味B，不一样，那么它舔来得到水；在下一次任务里面，两个气味是一样的──气味B──延迟──还是气味B，它没有再舔，所以小鼠知道这个任务怎么回事。

这边展示是我们的实际数据，我们其实也经过很长时间，大概五年左右的时间，来证明小鼠的前额叶这个脑区，它对于这个工作记忆是蛮重要的。我们用一种叫做光遗传的技术，用光来调控神经元活动这样一个方法。

右边下面所示就是如果你给光的话，那么神经元的活动就会被抑制，而且时间尺度的话是秒级的，所以可以在很短的时间里面去操控神经元活动。左边就是我们的数据，可以看到如果你给光去操控神经活动，小鼠的行为和正常小鼠相比就会变差，那就证明了内侧前叶这个脑区，它对工作记忆这个行为是很重要的。

接下来我想离开我们实验室，进入更广大的一个空间来来问问看──什么是记忆的机理？我们要研究一个东西时候都要看它的边界在哪里？什么时候它会失败，对不对？所以我想讲几个例子，是记忆出问题的时候，

第一个例子我想说的是──不是所有发生事情都会被记住。我想请各位看一个视频，请关注“穿白色的运动员传球的次数”，现在开始播放我们的视频。多少次？有人答对了，很好。有人看到大猩猩了吗？大概有一半会看不到。有没有人看到穿黑色的运动员走掉？还有颜色变化？

其实这叫做非注意性失忆──如果你没有注意，那你是不会记住的──这很正常，对吧？世界中不停的发生很多的随机事件，所以我们其实不要把所有的事情都记下来，我们的记忆只记那些对我们有重要意义的事情，对吧？所以非注意性失忆是有它的意义的。

我还想说一个“记忆的极限”，不是所有时候的学习都是一样的效果。我们的语言能力，大家都认为是很自然，对不对？每个人都会说话。这个是依赖于所谓关键期的，在2到7岁的时候，我们必须要经历语言这个经验，如果这时候没有语言经验，那么结果会非常的可怕。

这边图示的这个小女孩叫做Genie，她的父亲是严重的精神分裂症患者，在这个小女孩13岁之前，他都把这个小女孩捆在家里面，用铁链子捆在床上，他们生活在农村，周围几十里地都没什么人，所以直到13岁的时候，她才被别人发现、被解救出来。她的精神分裂症患者的父亲并不说话，所以在13岁之前Genie是没有语言经验。

这当然是一个很悲剧的事情，但是对于科学家来说是这个很难得的机会，可以看当你在13岁之前没有语言经验的时候，会有什么样的结果？所以安排了全世界最好的教育家、语言教育家去教Genie语言，专门安排了博士生去跟踪Genie，看她的语言能力发展。在七、八年之后，这个学生博士生毕业的时候，结论是Genie能够说的最长的句子是两个词。专门有文章发表去争论她到底说的是两个词还是三个词。七、八年每天都是长期的训练，只能得到这样的结果。

之后Genie因为她变得很有名、有很多书、文章去讲她，所以她在哪里是一个秘密。但是她是被收养，终生她是不能够独立生活而且是不说话的。这就是告诉我们一个问题，这关键期在我们小的时候，有一些非常重要的一些能力我们必须去学习，这是为什么我们从小的时候要学数学，如果过了这个关键期你不学这些能力的话，其实我们是有很大的问题。

如果是一个成人，脑子受了损伤，记忆也会出问题。我这里想举一个在神经科学界非常重要的例子，一个叫做海马的脑区，如果海马这个脑区出现问题，那么会出现很严重的记忆障碍。它叫海马是因为这个组织长的和真正的海马很像，所以叫做海马，很漂亮的一个结构。

有一个人叫做HM，他因为严重的癫痫，所以在他20多岁左右的时候，医生把他会产生癫痫的部分脑区摘除掉了，就癫痫灶拿掉了，几乎全部海马都给拿掉了，人们马上发现做完手术之后，HM这个病人他已经不再是HM，他无法形成新的记忆，在手术之前的记忆还在，没有问题，但是新的记忆无法形成了，所以后来照顾他的新进来的护士医生，每次见到他都必须向他自我介绍；即使你出了房间去喝了杯咖啡，五分钟以后再回来，他就完全忘记你是谁了。

我给大家举一个例子，Howard Eichanbaum现在是美国波士顿大学的教授，他在读博士生的时候研究HM，他的任务之一就是每天早上开车去把HM从家里面接到医院去研究、做各种各样的实验。有一天早上Howard Eichanbaum吃早饭时候，喝了杯McDonald’s的咖啡，在那咖啡杯上印了McDonald’s这几个字，他开车时候把这个咖啡放到前座上面车窗那边。HM一看到这个杯子说：唉，我小时候有一个朋友，叫McDonald，然后他和我是很好的朋友，我们两个一起打棒球，打的非常好，我们也有很多很好的故事，这是一个很愉快的交谈过程。

这个交谈过程结束了，HM看了窗外看了一会，回来又看到这个杯子──我小时候认识一个朋友叫McDonald的，我以前和他是一块儿打棒球，打的非常好，我们有很好的故事……一模一样的故事又讲了一遍。然后结果结束以后，他又看了会窗外，一会儿又看见了这个杯子──我小时候有一个朋友叫McDonald，我以前……同样的故事，又讲了第三遍。讲到第三遍的时候，Howard Eichanbaum就偷偷的把这个咖啡杯拿下来，放到自己座位里面，要不然他这一路上会一直讲这个故事，这是一个典型的例子告诉我们海马多么的重要。

HM和他的父亲关系非常之好，他父亲在他手术一段时间之后去世。HM每次听到父亲去世的消息，都非常悲痛，每次都处在同样的巨大悲痛之中。所以，如果我们无法形成新的记忆，我们就不再是以前的自己了。

因为HM以及相关的一些其他脑区损伤的病人，我们现在知道我们的记忆是分不同类型的，比如说HM他的长时间记忆有很大的问题，但是他的短时间记忆，或者我刚才说的让小鼠做或者我自己做的工作记忆没有问题。你看刚才他是可以和Howard Eichanbaum很好地进行对话，这个时候都需要用到工作记忆的。

在长时程记忆里面又分成“陈述式记忆”和“非陈述式记忆”。HM的主要是陈述式记忆出问题，也就是说这种可以被陈述出来的事情，不管是事实还是一个场景──我昨天和谁一块吃饭、说什么话呀、吃什么东西……这些时间、地点、人物，这种“场景记忆”。海马是很重要的，或者是“事实记忆”，对吧？“南海是中国的。”这是一个是事实记忆。

“非陈述式记忆”比如说“运动记忆”──骑自行车，这是一个运动记忆，大家都经过运动以后学会的。HM他是可以学会新的运动技能的，做的非常好、和普通人差不多，但是他拒绝承认自己学过。所以“记得自己学过”这是一个陈述式的记忆；但是“学这个动作本身”是个非陈述式的记忆。或者是一些“情感记忆”、“情绪记忆”──比如说“南海是中国的！”是吧？这就是情绪记忆。所以记忆分不同类别。

那么记忆的核心原理是什么呢？因为时间关系，所以我只能讲很小的一部分──因为这里有大量的工作，其实科学家做了大量的工作来问记忆是什么原理。我们脑大概850亿到1000亿个神经元，这些神经元通过是一千个到10万个突触，来形成突触联系、来进行交流。

神经元长得很漂亮，图上左边就是显示了几个神经元的样子，你看它们长得很大的、天线一样的形状，就是接受输入的地方；它们还长出很纤细的、很长的叫“轴突”的这种结构，来传输自己的这个信号，那么接受这个信号的地方就叫做“突触”。

这种突触很重要，而且它可以被神经元自己的活动来调控──当突触前和突触后神经元活动按照一定的规则来运行的时候，突触活动的强度会被增强或者减弱，而且在我们学习的过程中，这种突触的活动增强或者减弱是可以被观察到的，而且如果你阻止这种活动的改变，那么会影响学习。所以人们一般认为，这个突触的改变是我们学习记忆的核心机制。

刚才说的是单个的神经元之间的连接，而群体网络层面，一般认为是“吸引子网络”来解释记忆是怎么回事。所谓的吸引子，很简单──碗就是一个吸引子──如果你把一个玻璃珠放到碗的边上，一放手它会落到碗的底部，所谓吸引子的底部，那么我们的记忆在经过学习的过程中，我们的突触连接的改变，其实就形成了各种各样的吸引子。这种吸引子的好处是部分信息可以提取出完整的信息。

在座更关注的可能是“学习记忆怎么被提高”对不对？我想给大家一个好的消息，学习记忆是可以提高的！怎么被提高呢？就是“记好多次”。这是一个非常严肃的结论。右边图这个人叫做Ebbinghaus，他是第一个严肃的研究记忆的心理学的一个科学家，他发现：底下x轴显示的是我在一天之前，学习一些材料，我所做的学习次数；Y轴就是在一天之后，我重新学习又要需要多长时间。可以看到如果你学的次数越多，那么第二天你就花的时间越少来学会，就说明你学习次数多，就记得好，对不对？所以勤奋是必要的。

还要“睡得好”，如果记录头皮脑电的话，那么在人睡眠的时候，可以看到“慢波”，这边显示的每一个小的波动就是一个慢波，在全脑里面是很大尺度的神经元活动。德国科学家发现，如果你在人睡眠的时候，在脑子里面引发这种慢波，那么可以记得更好。他实际上让学生晚上学习外语，然后在睡觉时候去电刺激脑子，引起更多慢波，第二天早上起来问他学的词汇还记住多少？如果你做过电刺激，那么学得更多。我并不是建议大家晚上回去以后就电刺激自己脑子，因为你并不一定总要记住昨天晚上的事情，对吧？

我想结语是，其实在一定程度上，“我们就是我们的记忆”，更多的记忆的奥秘等待我们发现！谢谢各位！

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