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记忆背后的神经科学原理

 南山松林 2019-09-05

        这是单个神经元细胞,图里左边体积最大的部分是神经元的细胞体,而靠近细胞体的像树根一样的部分,负责接受上一神经元传来的信息,这一结构称之为树突,细胞体右边的“长条”以及“根状”部分是负责向下一神经元传递信息的轴突。且神经元这一传递信息的方向只能是单向的,也就是说,树突只接受来自其他神经元传递而来的信息,而不向与他相连的其他神经元传递信息,轴突只向下一神经元传递信息,而无法接收下一神经元传递来的信息。这个信息传递的过程是单向的。如下图箭头所示。

众多神经元与神经元之间首尾相连,就形成了能传递信息的神经结构——人体所有神经元的总和就称之为人的神经系统。其中,接收信息的树突部分是“首”,向下一神经元传递信息的部分是“尾”,如下图所示。上一神经元传递而来的信息由树突接收,然后再由轴突向下一神经元传递,于是下一神经元的树突再接收信息,然后再通过轴突向下一神经元传递信息。

但要注意的是,我们的神经系统并不是一条接一条的链状,一个神经元并没有只和它前后两个神经元细胞相连,而是多个神经元细胞可以和同一个神经元细胞的树突相连。

如下图所示, 左边体积最大的部分是一个神经元的细胞体,靠近细胞体的“根状”部分,是神经元接受信息的树突。一个神经元细胞的树突可以与多个神经元的轴突相连,传输信息。

而看神经元的后半部分——轴突。

虽然每个神经元的轴突只有一条,但其在轴突的末端会生出许多向四周蔓延的末梢分支,如上图右方所示。这些神经末梢又可以与多个不同的神经元相连,传递信息。

于是,每个人的大脑里,神经系统就是由这样一个,由众多神经元与神经元,首尾相连的网状的神经网络组成。信息也是这样在一个又一个的神经元网络之间传递的。

其中,将两个神经元的树突与轴突相连的部分,也就是上一个神经元的轴突末梢,与下一个神经元的树突末梢相连的部分放大来看,是下图的这样一种结构,我们称之为突触结构,这种特殊的“连接”方式,我们称之为突触连接——实际上并没有直接接触的部分。

这种神经元之间的突触结构是通过上一神经元的轴突末梢释放化学分子,由下一神经元接收化学分子——神经递质,来传递信息的。

而在我们记忆时,神经元与神经元之间产生了新的连接,形成了新的神经回路。也就是说,原本相互之间没有链接的神经元,在你记忆知识的时候,相关的神经元长出了新的树突和轴突,形成了新的突触连接,新的神经回路逐渐形成。这意味着记忆时,你的神经元细胞在生长,这意味着你的大脑发生了生理结构上的变化,这意味着学习就是在长肌肉,只不过我们平常意义上的长肌肉是在长身体上的肌肉,手臂上的肌肉,腹部的肌肉,而这个层面上的长肌肉,是在长大脑里的肌肉。也就是说,记忆就是我们大脑里储存信息,传递信息的神经元细胞在生长,所以想要记住一个东西并没有那么容易——只背几次就想神经元形成新的连接,不太可能。

德国心理学家艾宾浩斯曾经做了一个研究,研究的是人们对于记忆新事物后的遗忘速度究竟有多快。经过研究,他发现,在你刚刚背诵完一个知识之后,你能百分百地记下这个知识,这个知识在你的大脑里的记忆留存度可以达到百分之一百。但在你背诵完毕,放下知识的那一刻开始,知识就在不断地遗忘。

20分钟之后,你就已经忘记了原先背诵的知识的41.8%,1小时过后,你就已经忘记了55.8%的知识,在8-9小时过后,你就只记得原先所背诵的知识的35.8%。一天还没过去,绝大部分背诵的内容就已经忘记了(注意这部分内容是我们专门去背的,印象应该要比我们看一看书,读一读书会更深,读书看书的知识遗忘率应该会更高,更容易忘记)。特别的是,这8-9小时过后还能记住的35.8%的知识里,很有可能只是你背诵内容的印象比较深刻的零散的知识、字眼,比如“学习的本质就是你的大脑形成了新的神经回路,并且让它巩固”这句话,你可能8-9小时之后,你只依稀地记得“学习的本质”、“神经回路”、“巩固”,具体讲了什么内容你可能已经记不清了,这时候其实就相当于你已经忘记了这个知识——这个知识没法使用。

人本来就是很难才能记得住东西,因为我们知道记忆就是长肌肉,特别是想要将知识、内容清晰完整地记下来,不忘记,更难。

那么如何巩固知识?

记忆就是神经元之间产生了新的连接,最初时,神经元之间的连接还很微弱,相关神经元的可以用来传递信息的活性末端数量还很少,知识很容易遗忘。而在你复习了很多次,回顾了很多次,刺激了很多次相应的神经元,神经元逐渐长出了新的树突轴突,并形成了新的突触连接,于是神经元之间的连接被增强了——因为有了更多的突触连接,知识更难以被忘记了。

强化记忆的方式有两种,一种是增加刺激频率,一种是增加刺激强度。刺激强度的高低不同,也决定了记忆效果的好坏优劣。

许多人之所以不知道高频重复应该如何高频,也许是因为他们不知道知识遗忘的速度究竟有多残酷。

我曾经做过这样一个实验:记忆三句,每句各10个字的话,必须将每句话都能做到脱口而出,所有内容都能100%记住,能从头到尾一口气说出,必须要能记到这种程度,如果哪一句有卡顿错漏,就必须立刻重新背诵,直到没有卡顿错漏,可以熟练说出为止,这样才可以去做别的事情。(只要有卡顿错漏,就说明我有部分的信息遗忘了,或是神经元没有建立相应的链接)

于是第一次我花了几分钟的时间轻松地背出了这三句话。

然后三分钟过后再背一次,为的是测试自己有没有遗忘,结果发现背诵的时候有卡顿错漏的地方,刚背的内容已经有点模糊了,于是我就再重新去背诵,背诵完了之后,三四分钟再回来测试一下,没想到又出现了卡顿错漏的地方,知识又开始模糊了,就又立刻去背诵。

于是就这么背了就放下,过一段时间再测试,发现知识模糊了,就又重新背诵,这样反复了七八次,觉得应该可以了,于是去吃早餐,吃完早餐回来再背一次,又发现知识又模糊了,背了那么多次,没想到这么快又模糊了,于是只好再重新去背诵,巩固记忆。

那一个早上,两个小时之内,三句话我反复背诵了近十次,每次都背到完全熟练,脱口而出,这期间我还把时间记录了下来,看看我复习的间隔。

经过一天的测试,发现越是在刚开始背诵的时候,知识也就越容易忘记,而如果你在刚开始接触知识的这段时间里,尽量高频地接触知识,将知识的记忆巩固下来(每几分钟就回去测试一次,背诵一次,每几分钟就回去测试一次,背诵一次,看看自己有没有忘记:高频),那么后面如果你发现你知识遗忘的速度慢慢减缓了,每次复习知识遗忘得少了,那你也就慢慢可以降低重复的频率了——说明知识的记忆逐渐稳固了。

比如刚才所说的那一次测试,我刚开始时的一个上午仅仅那几句话一两个小时内就重复了十多次(注意是十多次,每次的目标都是熟练背出,而不是十多遍,如果要算遍数,就更不知道重复了多少遍了),每次发现有卡顿错漏,就不停地再次重复背诵直至脱口而出。当天下午,我重复的频率慢慢放缓了下来,第二天我上午只背了一到两次,下午也只背了一到两次,第三天上午背一次,下午背一次,频率放缓了许多,但知识依然还记得比较牢固,每一次复习发现自己知识的留存率依然还很高。

最后我得出了一个结论,越是在记忆的初期,神经元之间链接形成的过程,就越要高频地回顾知识,刺激相应的神经元,从而巩固知识、巩固记忆,这样记忆的效果才最好。

这是增加刺激频率的做法。

而对于增加刺激强度。下图是美国某研究机构对使用不同的学习方法,两周后记忆留存度的对比。不同的学习方法意味着对神经元不同的刺激强度。

通过这个学习金字塔,我们能知道,应用不同的学习方式,两周后知识在我们大脑里的留存率都会有不同。而其中,刺激强度最大,记忆效果最好的方式,是金字塔底部的学习方式——以教为学。这样做,两周过后,我们仍能记住我们教别人的内容的90%。

而核聚老师有一篇文章里也提到过——一个知识,只要我们跟别人讲五遍,每一遍都能讲清楚,说得通,说得别人产生共鸣(对自己更高的要求),无论这五遍是以什么方式完成的,是写作还是口头表述,五遍过后,我们这辈子都很难忘记了。这个讲清楚的过程体现的是记忆的神经科学原理。每和“别人”通透地讲一遍,都会让自己记忆更加深刻,理解更加深刻。当然,不一定要和别人说,这个“别人”可以是假象中的别人,可以假想旁边有一个小白在听自己讲课~

教别人之所以会让自己印象深刻,一是因为想要说得别人产生共鸣,你需要花很多的时间去思考有什么类似的例子可以帮助对方更好地理解你的意思,在这个过程你会对这个知识有更深的体会和感悟;二是因为一旦你能说得别人产生共鸣,能把道理说得很明白,你会产生很强的成就感,这个成就感一旦产生,你对这个知识的印象就更深刻了。

这也是为什么上高中的时候,你有学习上的问题的时候,那些学霸总是这么愿意花时间教你的原因。总的来说,一是因为他会产生成就感,二是这种方式能比其他的学习方式给自己留下更深的印象,记忆的效果更好,是更好的学习方式。阅读十次,做题五次,可能都没有给别人讲一次题目来的记忆深刻。第三,在教的过程中也能发现更多自己不理解、还没想明白的细节,查漏补缺,自己对知识的理解程度会更上一层。

除了以教为学之外,我们再“梦回”高中,从记忆的角度理解一下曾经学霸们的做法:

学霸们喜欢在课前预习,于是这会使他们对知识产生一个印象

上课的时候,老师又和他们讲了一遍同样的知识,理解更加深入,记忆更加深刻,解决了不少疑点盲点;

在课上的时候,不仅听老师讲课,他们还做笔记,于是就又加深了一遍印象

然后学霸还会在下课的时候,立刻拿出当天的习题,趁着刚学习完,知识的留存率还很高,立刻开始做作业巩固,实践刚才学到的知识,这一过程又提高了知识的留存度

在平常做作业的时候,还有人去问学霸问题,他也很愿意解答,于是就又加深了一遍记忆

从预习到听课,到做题,到讲题,有时候还会和同学讨论,学霸重复了更多的遍数,每一遍都是对所学知识的理解与巩固。于是重复这么多遍,学霸能比其他人学到更多的知识,知识的留存率更高,知识记得更加牢固也就很正常了。而反观不认真学习的人,上课的时候已经走神,连知识的记忆都没有产生,做作业的时候也喜欢参考别人的作业,自然懂得的就少,能记住的就少。这之中,学霸和学渣有着巨大的差距。

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