揭秘人類大腦，記憶由什么組成？

你最愉快的回憶是什么：你贏得最爽的一局比賽?你與孩子初次見面的那一刻?你意識到自己墜入愛河的那天?這些都不僅僅是簡單的畫面，是不是?在回憶的過程中，你還能記起當(dāng)時(shí)的氣味、色彩、某人說的趣事、你心中的感覺……等等。

這些片段僅有幾毫秒長。大腦收集、聯(lián)系并創(chuàng)造這些片段的能力便構(gòu)成了每段回憶的基礎(chǔ)，往大了說，也就是構(gòu)成你這個(gè)人的基礎(chǔ)。這不只是某種形而上學(xué)的、詩意的表達(dá)方式。

每段感覺經(jīng)歷都會激發(fā)神經(jīng)元細(xì)胞的變化，改變它們相互聯(lián)結(jié)的方式。因此從理論上來說，大腦便是由回憶構(gòu)成的，而回憶又會不斷重塑你的大腦?？茖W(xué)家早在數(shù)十年前就提出了這一記憶框架，近日發(fā)表在期刊《神經(jīng)元》上的一篇論文又為其增添了新細(xì)節(jié)：記憶之所以存在，是因?yàn)闃?gòu)成大腦的分子、細(xì)胞和突觸能夠記錄時(shí)間。

給記憶下定義就像給時(shí)間下定義一樣困難?？偟膩碚f，記憶是一個(gè)系統(tǒng)發(fā)生的某種變化、可改變該系統(tǒng)未來的運(yùn)行方式。“記憶其實(shí)就是再次激活各腦區(qū)之間曾經(jīng)被激活過的聯(lián)系。”該論文的共同作者、神經(jīng)科學(xué)家尼古拉·庫庫什金指出。所有動物、包括許多單細(xì)胞生物，都有某種程度的向過去學(xué)習(xí)的能力。

以海蛞蝓為例。從進(jìn)化的角度來看，你很難在海蛞蝓和人類之間建立起直接聯(lián)系。但兩者都有神經(jīng)元，而海蛞蝓也形成了某種類似于記憶的東西。如果你捏了它的鰓，下次你把手指靠近它時(shí)、它把鰓縮回去的速度就會快一些。研究人員找到了海蛞蝓學(xué)習(xí)該動作時(shí)隨之加強(qiáng)的突觸連接，以及引發(fā)這種變化的分子。驚人的是，人類神經(jīng)元中也含有類似的分子。

這和你最愉快的回憶有何關(guān)系呢?“神經(jīng)元的獨(dú)特之處在于，它們可以和成千上萬的神經(jīng)元相連、建立起獨(dú)特的聯(lián)系。”庫庫什金解釋道。而這些連接之所以能構(gòu)成神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，是因?yàn)檫@些獨(dú)特的聯(lián)結(jié)關(guān)系和突觸能夠隨著信號加強(qiáng)或減弱作出調(diào)整。因此，每段經(jīng)歷都有可能改變這些神經(jīng)聯(lián)系之間的相對強(qiáng)度。

但無論是這些分子、還是它們控制的突觸，都不能被視作記憶。“等你仔細(xì)研究了這些分子、以及它們的離子通道狀態(tài)、酶、轉(zhuǎn)錄程序、細(xì)胞、突觸和整個(gè)神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)之后，你就會意識到，大腦中根本沒有儲存記憶的地方。”庫庫什金指出。這是由于神經(jīng)元具有可塑性。記憶便是系統(tǒng)本身。

生命之樹上的任何生物都有產(chǎn)生記憶的能力，連沒有神經(jīng)系統(tǒng)的生物也不例外?？茖W(xué)家曾對細(xì)菌進(jìn)行訓(xùn)練，使它們能夠預(yù)測閃光的出現(xiàn)。庫庫什金解釋道，這種原始的記憶能力具有一定的進(jìn)化優(yōu)勢。“有這種能力的生物能夠?qū)⑦^去的經(jīng)歷與未來相融合，從而應(yīng)對新的挑戰(zhàn)。”

人類的回憶最初均由片段組成，即使最寶貴的回憶也是如此。你母親的面龐最初是視網(wǎng)膜上的一片光子，這一信號緊接著傳遞到你的視覺皮層。然后你聽到了她的聲音，你的聽覺皮層再將聲波轉(zhuǎn)化為電信號。荷爾蒙將這段經(jīng)歷與情境結(jié)合在一起，讓你產(chǎn)生“這個(gè)人讓我感覺很好”的感受。

除此之外，還有無數(shù)信號“傾瀉”進(jìn)你的大腦之中。庫庫什金指出，你的神經(jīng)元、構(gòu)成神經(jīng)元的分子、以及神經(jīng)元上的突觸能夠記住這些信號輸入的相對時(shí)間，然后將整段經(jīng)歷“打包”儲存在所謂的“時(shí)間窗口”里。

記憶顯然無法單獨(dú)存在。大腦會將一段經(jīng)歷進(jìn)行分解、使之分散在同時(shí)出現(xiàn)的多個(gè)時(shí)間段之內(nèi)。這是一個(gè)互相疊套的系統(tǒng)，一段記憶可同時(shí)存在于多個(gè)不同長度的時(shí)間窗口中。這些時(shí)間窗口包含了記憶的每個(gè)組成部分，包括分子間的信息交換等。這樣的信息交換過程是你在回憶某個(gè)事件時(shí)能夠?qū)嶋H感知到的。

這對于神經(jīng)科學(xué)家來說同樣難以理解。他們還需要很長時(shí)間才能弄清記憶形成過程中的每個(gè)細(xì)節(jié)。“在一個(gè)理想世界中，我們能夠及時(shí)追蹤每個(gè)神經(jīng)元的行為動向。”庫庫什金指出。然而，就目前而言，即使像人腦連接組這樣的尖端項(xiàng)目，也只能將大腦看作一個(gè)整體、進(jìn)行靜態(tài)研究。就像產(chǎn)生記憶一樣，使其發(fā)展為動態(tài)研究也需要一定的時(shí)間。