我们人类的大脑是如何记忆的？如何把信息存入脑中？存在什么地方？存在什么物质上？为什么有长时记忆和短时记忆的区别？这是个非常有趣的问题，我从年轻时就感兴趣，但一直闹不清楚，最近看资料，稍微有点儿了解，随便聊聊。 其实我们只要闹清楚电脑是怎样记忆的，就很容易理解大脑的记忆，因为它们很相象。 一、大脑和电脑各有各的存储物质我们知道，电脑储存能力极强，它是怎样存储的呢？首先把输入的信息（包括键盘敲的字，扫描的图象，录的声音等），统统转换为电信号（1和0），然后再分别存储在不同物质上，比如磁盘、光盘。 人脑的储存也一样，首先也得有存储物质，这就是RNA（核糖核酸）和蛋白质，它们就相当于电脑的磁盘、光盘之类。实际上RNA就是用来制造蛋白质的模板。 蛋白质为什么能当存储物质呢？因为蛋白质是信息大分子，若干个不同的氨基酸串起来组成“肽链”。这就如同用几十种不同色彩的珠子串成长短不一的项链一样。按照排列组合，可以产生多少亿种排列方式。然后若干个肽链再组成蛋白质大分子，这又有多少亿种组合方式。两者乘起来，不知有多少亿亿种变化，每种变化都能代表不同的意思，不同的信号。RNA也是这个道理，也能记忆大量信息。 而一个神经元细胞中起码有几百万个蛋白分子，数千亿个RNA分子，人类大脑有上千亿个细胞，所以蛋白质的记忆量远远高于磁盘光盘。 
人也会像电脑一样的先输入信息（眼睛看，耳朵听，鼻子闻，皮肤感觉之类），也是统统转换为电信号，即生物电的脉冲信号，然后再往大脑里传输，最后记录在大脑的RNA和蛋白质上，就形成了记忆。 二、电脑的记忆过程有趣的是，电脑也像人脑一样，也分长时记忆和短时记忆。 我们知道，在电脑工作时，形成的临时文件都以电子信息的方式在电脑的内存条上暂存着。只要电脑开着，电没断，内存中的信息就在。电一断，记忆就没了。这就相当于人类的短时记忆。 只有我们把临时文件“存盘”，这些内存上的电信号才能转换成磁信号记录在磁盘上，或变成机械信号刻在光盘上，这就成了长时记忆。只要磁盘、光盘不坏，啥时想用就能拿出来。 人类大脑的记忆过程跟电脑也很像，只是远比电脑存储复杂得多，到现在科学家们还没有完全搞清楚。不过大致过程还是清楚的，它可分三个阶段：感觉记忆——短时记忆——长时记忆。 三、感觉记忆首先，外界输入的信息形成“感觉”，比如视觉、听觉、痛觉等等，而“感觉”正是前面所说的“电脉冲信号”。 比如我们闻到花香，实际上是花的气味分子与我们鼻黏膜上特定的接受细胞上的分子相互作用，这时就会发出一个电脉冲，表示闻到了花香。 
又比如我们听到了一个1000赫兹的声音，实际上是声波与我们内耳耳蜗中相应频率的听觉纤维发生了共振，于是激发出一个电脉冲，表示我们听到了1000赫兹的声音。 感觉记忆也叫做“感觉登记”。表示我感觉到了什么，先在大脑中登记一下。感觉的电信号存贮的持续时间大约在0.25秒到4秒钟之间。 比如夜空中忽然划过一道闪电，如果我们闭上眼睛，眼前似乎还有那道闪电的形状，不过很快就模糊了。 我们可以用不很恰当的比喻来形容，“感觉”信息也许相当于电脑CPU（中央处理器）的缓存中的信息，因为缓存容量非常有限，只是暂时放一下，马上就得经过处理转到内存里，否则放不下。 四、短时记忆短时记忆也叫电话号码记忆。比如我们记住一个电话号码，过一会儿要拨打它，但过一会儿没拨我们就忘了，除非不断念叨着。 如果这时忽然有另一个电话打进来，我们接完。刚才记住的那个电话号码肯定又忘了。这就是短时记忆，它很容易被干扰给消除掉。 
据科学家研究，短时记忆在本质上是电脉冲在神经元的回路震荡，有点儿像电脑的内存，电信号在内存的电容阵列上暂时存放着，只要一断电内存信息就没了。神经元的回路震荡也是暂时的，电荷在回路里来回振荡着，运转着，肯定会向外发射脑电波，能量很快被消耗，信号就没了。 人脑在思索时不断向外发射脑电波，这里面就包含有人脑思索的内容，现代已经能够用仪器提取出脑电波，经过电脑处理用来指挥小车转弯，飞行器飞行。 如果我们反复念叨那个电话号码，就相当于反复给回路里充电，保持住那个记忆。但如果此时忽然来一个其它的信号冲击（比如忽然去接另一个电话），原来那个回路就不存在了。 据研究，短时记忆大致能保持一分钟左右。而且容量也很有限，我们最适合记得住的电话号码是七位以下，如果再长就不容易记得住。 如果我们想把短时记忆变成长时记忆，就得努力反复去记它，就像记单词似的。此时短时记忆的电信号就往大脑里面传递，这个过程非常复杂，有很多步骤，并非直接把电信号传进去，它要经过电信号和生物化学反应的不断交替反复，从这个神经细胞传到下一个神经细胞，而且在反应中会产生出一系列的中间物质。 短时记忆要对感觉信号进行编码，也就是归纳和整理，成为另一种编码，并有选择地把它们输入到长时记忆中去。 五、长时记忆据科学家研究，从电信号开始往里传，到最终在大脑中产生记忆物质RNA和蛋白质，大概要四十分钟左右。这个过程不能间断，不能被打扰，要反复加强信号和沟通。最终才能形成长时记忆，也就是形成新的RNA和蛋白质，长时记忆就储存在这里面。 这个过程也很像电脑，电脑的电子信息一开始在CPU（中央处理器）里形成，可以暂时存放在内存里，也还是电子状态。这相当于人脑的短时记忆。如果我们想长期保存，必须把内存里的电子信息传递到电脑外存（硬盘、光盘、软盘、U盘等等），保存在硬物质上。 如果在传递过程中忽然断一下电，内存里的信息就没了，也没能存入硬盘，就无法形成长期记忆。这就相当于人脑忽然收到干扰，短时记忆就无法转换为长时记忆。 短时记忆大致是语音的形式，比如我们念叨的那个电话号码的声音。而长时记忆一般是语义的形式。也就是说，从短时记忆转换为长时记忆的过程中，信息又经过了一次编码加工，转换为更高级更有组织更便于理解的形式，这样更容易记得长久。 短时记忆的容量是有限的，刚才说七位电话号码左右。而长时记忆的容量几乎是无限的。比如我们中国人，一般大概能记住五千个左右不同的汉字。 
这与电脑也很像，电脑的内存条容量总是比较小，而硬盘则要得大得多，如果再加上扩展的光盘，那就是无限的。 六、情绪性记忆以上就是一般常规的存储记忆过程，人脑还有一种情绪性的记忆。如果我们忽然受到一个重大刺激，一个惊险事件，或者一个激动时刻，我们用不着反复复习，一下子就能记住，能直接形成长时记忆，甚至记一辈子。 比如所谓“一见锺情”，一眼看到一位心仪的姑娘，动心了，就这一眼，就能把那个面容记一辈子。 
因为这个一见锺情，能产生激素类的物质，这个激素类的物质，它有这个能力，直接穿过细胞膜，不经过上面所说的一系列反复的反应，不需要生成那一大堆物质，它能直接跑进细胞核膜，它能直通，像一个特使一样，能直通两道门，穿过细胞膜，再穿过细胞核膜，到细胞核里面，从而形成新的蛋白质。 这种记忆过程其实更接近于电脑，电脑把内存中的短时记忆转移到硬盘中，正是这样直接转过去，电信号直接变成磁信号，并不需要那么长时间和那么复杂的过程，也不产生其它更多的物质。 七、记忆的提取大脑记忆的提取实际上也就是回忆，这个过程与电脑也很相象。 电脑信息提取实际上是存储的逆过程，也就是把硬盘里存储的磁信息再重新转换为电信息放回内存。我们每次开机后从硬盘调出以前的文件，放进内存里，我们才能看到。大脑也一样，也是把蛋白质里的生物信息再重新转换为电信息。 电脑的信息存储一定要有规律，有层次，有次序，有提取线索。比如我们把不同类的文件储存在不同的文件夹中，文件夹里面还可以再套更低一级的文件夹。存储得有规律就好找，存得乱就难找。 大脑里存储的信息也是经过了编码和整理，也是井井有条。我们回忆时也是按照提取线索找到相应的信息。 倘若我们的知识象一盘散沙，即便是我们能把它保持在头脑中，我们也很难有效地提取并使用它。一个专家所记忆的专业知识是高度系统化的。让一个棋师看一眼符合常规的棋局，然后打乱，他可以毫不费力地按原样把棋子摆回去，这在一般人是不可思议的，但其实并没有什么太深的奥密，只不过棋手在运用他的系统化了的知识罢了。 八，记忆的遗忘遗忘实际上就是提取的失败，以前存储过的信息找不回来了。遗忘对大脑来说是非常必要的，凡是用不着的，不重要的信息必须不断遗忘，否则信息太多，大脑也装不下，太多太乱就不好提取了。 电脑也是这样，用不着的信息也得经常删除，以免硬盘不够用，信息太多太乱不好找。 一般来说，装进了新信息，对以往的旧信息也许是个干扰，东西装得越多，遗忘得也越多。为什么小孩记忆比较好？因为脑中信息少，每一条都很新鲜。而成年人记忆就要差一些，脑中的东西太多了。 对大脑来说，有时即使有用的信息，但时间一长也就乱了，不好找了。甚至因为大脑的老化，血管的硬化，神经通路的堵塞，遗忘得越来越快。 电脑中也有这种情况，表面看起来，硬盘、光盘似乎能够永远把信息存储下去似的，实际上也不尽然。硬盘也有划伤出毛病的时候，甚至格式化，把所有信息都删除了（这就相当于人脑受到严重损伤，出现失忆）。光盘时间长了，也可能盘片划伤，塑料片变质，信息丢失。 还有许多情况，实际上脑中的信息还在，但因为太多太乱，没有合适的线索连接，永远找不到了，永远遗忘了。科学家做过这样的实验，他们用电极刺激病人的某些脑神经，忽然，记忆闸门打开，已经遗忘几十年的一段歌曲忽然再现，清清楚楚。这就是正好触发了沉睡脑底的某些深层记忆，提取出来了。但当电刺激结束，病人又忘了。说到底，还是连接线索断了。 
九，我有一个设想我为什么对人脑记忆格外感兴趣？因为我长久以来就有一个设想。能不能想个什么办法，让我们记单词更容易一些？比如让短时记忆的生物电流强度增大，信号加强，让它更容易变成长时记忆？比如有点儿像情绪性记忆，来个强刺激，一下子就记住了。 我曾设想，用类似记录脑电波的仪器，把短时记忆的生物电脉冲信号提取出来，通过仪器放大增强，再重新输入大脑，这种增强了的短时记忆是不是就更容易形成长时记忆？ 最近看有关资料，我发现在人脑中实际上已经有类似的机制，也许我的设想在将来的某一天会实现。以下是我查到的资料： “１９６６年，罗莫发现了海马三突触回路的长时程增强效应（ＬＴＰ）。这种效应现象大体是这样的：以一定的电脉冲刺激三突触回路的第一段能够诱发第二段的细胞外电活动，并且在５－２５分钟之后，这种电活动会增２．５倍。这种长时程增强效应甚至可以持续数月之久。研究者们认为，这种长时程增强效应是短时记忆转化为长时记忆的基本的脑神经信息加工过程。我们可以简单地想象，如果外界的刺激只在大脑的神经线路中引起了一阵电波，之后便慢慢消失了，那么，这阵电波对神经细胞所产生的刺激必然是有限的。但是，如果这一阵电波被放大，其振动的强度将会增大，对脑神经的刺激效果自然就会更强烈。因此，海马三突触回路好象是一个放大器。” 看起来，人脑中也有放大器，能增强记忆信号，保持较长的记忆。 十、记忆以外的智力活动我们知道，记忆只是大脑的功能之一，而且属于比较低级的功能。而思维则是人类的高级智力活动，比如判断、推理、想象、创造等等。思维可能是人类所独有的。高级动物也许会有一点儿很初级的判断能力，但不大可能具有推理功能，更不可能有想象力和创造力。 电脑也是这样，现在的电脑已经具有一定的逻辑判断和推理能力，比高级动物强。我自己在编程序做软件的过程中，对电脑是如何进行逻辑判断，如何推理这一点非常清楚。但电脑目前绝对不具备想象力和创造力。 人类的创造力大概是智力中的顶峰，比如作诗、作曲、作画、写小说，木匠设计家具，发明家搞发明创造，科学家发现自然定律，都是创造力的体现。 人类的思维过程也一定伴随着生物电，也同样是脑细胞中知识信息的提取、分析、整理过程。估计应该比记忆的过程更复杂，更抽象。尤其创造时的“灵感”，电光火石般的灵光一现，脑细胞中的电脉冲是如何运转的？蛋白质、RNA在其中是如何起作用的？这些问题恐怕几百年后也不一定搞得清楚。
但它一定是有物质基础的，一定是由生物电、生物磁，及各种生物化学反应的所产生的。 至于将来电脑能不能达到人脑的高度？能不能具有想象力和创造力？我很难下结论。 2014年8月18日 |
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