记忆与重构

在上节探讨了人脑中信息的特征判定与编码过程之后，我们得以理解：

顺着这个思路推演。记忆，无论是情景记忆还是语义记忆，它的本质都是对信息的特征及其相关性的保存与检索。记忆以事物的特征作为主要内容，也就是说，我们记忆的是事物的特征及其关联，而非完整信息。

例如, “首都北京” 是将 “首都” 与 “北京” 这两个特征联系起来。看到 “北京” 这个词，我们不仅想到了北京这个城市，还有天安门、故宫、长城、北大清华、升旗仪式等等相关事物，它们都是北京的特征。我们对北京的相关特征知道得越多，我们对于北京的记忆就越鲜活，越难以忘怀。但是，我们永远也不会在头脑中完整复现出北京的每一处街道或者建筑，而是根据自己的兴趣在北京的各个特征之间跳跃，检索其信息，从这里想到了那里。

记忆的构成

现在，让我们回到小明这里来。

小明几天后在另一条路上走的时候，又看到了一只猫。这只猫碰巧也是黄白相间的皮毛颜色。此时，小明大脑中的相关特征的判定神经元又被激活了，它们产生的电波同样传递到了海马体。“黄白相间” 以及 “猫” 这两个特征，它们的神经编码都是固定的。海马体进行编码后，像查询数据库一样，在大脑中搜索相同或类似编码。如果有所发现，它会激活那些编码对应的神经簇，这样，小明的脑海里就会浮现出前几天在小区里看到母猫由由的事情来。

在回忆时，海马体如何根据已知的神经编码激活对应的神经元呢？这仍然是一个谜题，我有一个大胆的猜想，就是神经编码的 可逆计算。

前面提到，事件发生时所有特征，包括时间、空间、事物特征，甚至当时的情绪反应等等，一起激活了许多神经元，它们共同产生了一个电位序列。该序列是它们各自的时间编码与空间编码的叠加而成的，具有相当程度的唯一性，海马体记录了该编码。

基于此前提，我假设在某种机制的作用下，当海马体从记录中取出该编码后，重新输入到神经网络中，它会重新激活产生这个编码的那些神经元。这个过程就好比，我们有一个字符串 “124”，它本来是 ABD 三个神经元激活后产生的编码，然后我们将它重新输入到整个神经网络中，它就会自动激活 ABD 三个神经元一样。从神经元与特征的对应关系上看，这个假设是合理的。

这就能够解释，为什么记忆的存储广泛分布于大脑皮层各处。这是因为，与某事物相关联的神经元分布在皮层各处，它们在代表该事物的神经编码输入后都会被激活。

而且，体验新鲜事情与回忆往事，实际上是一回事。它们都是在大脑中产生同一套神经编码，然后激活同一组神经元。差别在于，体验新鲜事情是首次激活相关一组神经元，然后产生这套神经编码。回忆是事后再用该套神经编码重新激活该组神经元。做梦的时候，我们为什么感到身临其境，甚至在梦中惊醒？做梦就是真的在体验这些事件，因为在人脑中处理的都是同一套神经编码，激活了同一组神经元。

如果医生切除了病人的某个脑区，实际上并不影响全部记忆，而是只影响记忆的某些细节，这些细节的特征判定神经元因为切除而丢失了。但是，人脑会用想象力补上这些细节，我们自己是察觉不到的。

记忆存在于整个神经元网络中，而不是某单个神经元中。

一只老鼠学习了穿过迷宫的路线，如果这些信息存储在一个点状区域，那么，通过损伤老鼠大脑的该处就能够破坏这些记忆。实验者在迷宫中训练了20只老鼠，然后，移除了老鼠大脑皮层中的不同区域，给它们一些时间恢复，之后再让这些老鼠走迷宫。实验者发现，一只老鼠的知识不能被定位于皮层的某单一区域。广泛的脑组织切除会导致严重的记忆缺陷，但所有老鼠却也都还保有一部分能力。

后来进一步的实验表明，记忆的非定位结论是正确。大脑中没有专门的记忆器官，信息根本不是存储在特定文件柜中，而是广泛分布在神经元网络中。也就是说，特征判定神经元广泛分布在神经网络中，它们与神经编码的对应关系，就是记忆。如果损失了一部分神经元，只是损失了对这部分特征的记忆。

实际上，随着时间流逝，我们往后的每一次回忆，往往会缺失更多的信息。多年之后，只有事件的最主要特征，才能被我们回忆起来。记忆本来就是一个信息的压缩过程，它会随着时间而磨损。

可逆计算假说的另一个佐证是 祖母细胞假说。神经学家杰罗姆·莱特文认为，当你失去负责对祖母编码的神经元时，可能就认不出祖母来了。大脑中有些神经元会对比尔·克林顿或某名人的照片做出反应，却对其他人的照片没有反应。这说明某个具体显著的特征确实可以激活某特定的神经元。在回忆或者联想时，它们会被再次激活。

当然，这并非是说只有一个神经元专门负责识别祖母。根据前面的论述，神经网络中会进行对于事物的稀疏编码。一个事物，会由多个相关神经元进行判定，它们是所有神经元中非常少的一部分。祖母作为一个概念，其本身是一系列特征的打包组合，祖母概念的判定当然会使用多个神经元。

让我们进一步在数学上阐述此问题。在前面讲述的联结主义的模型中，神经网络的状态可以表示为一个 \(N * M\) 矩阵， \(N\) 表示隐藏层的层数， \(M\) 表示每一层的节点数，该矩阵表明整个神经网路中的许多神经元的激活程度，是整个神经网络的某一 状态，该状态下许多神经元节点激活了，这表明神经网络中的许多特征得以判定，这些特征值在一起就构成了记忆的实际内容。

记忆的本质是事物的特征值的存储与检索。可逆计算假说就是指，通过该矩阵可以反向找到这些神经元并激活之。

经由神经编码的重新输入，让神经网路回到某一状态。

可逆计算假说是一个大胆猜测，希望能被新的科学实验证实或者证伪。

记忆分类

按照记忆的持续时间长短，可以进一步分类为感觉记忆、工作记忆和长期记忆。

在日常经历中，大脑会接受五种感官的输入——视觉、听觉、味觉、触觉和嗅觉，这些感受会形成片刻的信息残留，称之 感觉记忆，此时它们尚未被编码，没有被存储，持续时间不到一秒。如果它引发了我们的注意力——也就是进入了我们的意识后，这些感受就会转移到工作记忆中。反之，则这些感觉记忆就会烟消云散。当我们走在街上，看到的日常街景，看到的寻常的不相关的行人车辆建筑物，它们留在我们头脑中的片刻的形象，就属于感觉记忆。

至于什么是意识，这是关乎理性的根本问题，我们以后再讲。

进入了意识的信息会被存储起来成为 工作记忆，工作记忆主要用于我们思考时的上下文处理。除非这些信息与已有的知识有联系，否则它只会持续不到20秒，用完即弃。如果其与已有知识建立了联系，这些信息就会转入长期记忆。工作记忆的容量非常有限，实验表明，它的存储容量大约是 7-9 位数字那么多。

长期记忆中的信息以特征及其关联的方式组织起来，体现为以稀疏编码实现的神经编码。长期记忆容量很大，可以容纳多得多的信息。海马体负责将工作记忆转化为长期记忆，它就像一个搜索门户网站，把各种类型的短期信息整合后，加入时间戳、位置戳、情绪戳等等，然后进行编码和存储。它通过特定编码唤醒相关记忆的检索能力，则有赖于我前面假设的可逆计算机制。

信息是对客观事物的采样，信息本身不代表全部的真实。因此，大脑不仅检索信息，还会将这些信息拼凑起来，试图重建当时的情景，使之生动可信。例如，小明会想起母猫由由，还会想起当时的晴朗天气，甚至空气中弥漫的花香，以及自己为什么走在那条小径上等等。重构情景的能力，是大脑的更高级认知功能。

此后，如果小明多次遇到由由，根据赫布法则，每次相遇都会强化相关的神经突触连接，使得下次回忆更加容易和清晰，这使得小明对由由的记忆变得更深刻。

我们再举个简单的例子。当学习一个新单词时，我们会首先理解该单词的含义，一个单词的含义，实际上就是与之相关的许多特征的集合，而这些特征都会激活大脑中的各自判定神经元，激活后的神经元所产生的电波就会触发海马体的编码与记录过程。

假设你在学习 “猫” 这个单字，这一学习过程会涉及到以下步骤：

• 识别：我看到了一幅猫的图片，老师在黑板上写下“猫”这个字，同时听到了老师发出的“mao”的读音，以及老师对猫的解释，我的大脑将 “猫” 的含义进行了特征判定，包括其读音、字形、猫的外形、叫声和习性等等。

• 编码：视觉皮层或听觉皮层中的特征判定神经元开始激活产生电波，之后海马体形成初步的神经编码并存储。

• 回忆：当我再次看到 “猫” 这个字时，它的字形激发了相关神经元，神经元的电波传递到海马体，海马体编码并查询，发现了一堆与之相关的其他特征，接着这些特征的相关神经元被激活，我就想起了猫的各项特征。

• 巩固：我多次看到听到 “猫” 这个字，相关神经元之间的突触连接逐渐增强，“猫”的神经编码趋于稳定。

多个大脑区域参与了这项工作。对于 “猫” 这个字的记忆，视觉皮层通过人眼看到看到猫的视觉信号，来解析猫的视觉特征。听觉皮层则通过 “猫” 这个词的语音或是猫的叫声，解析其声音特征。海马体作为记忆中枢，将这些感觉信息整合为神经编码，并逐渐转化为长期记忆。前额叶皮层在我需要用 “猫” 这个词时，触发记忆提取和认知更新。

记忆的诀窍是，它越能激活更多的神经元，则越容易被我们记住。

比如我们背英语单词。有个单词 \(sentimental\)，这个词比较长有 11 个字母，字母顺序当然是其特征，我们可以用这些来记忆这个单词，但是效率不高。我们还可以将之分为几个音节来记忆， \(sen\) \(ti\) \(men\) \(tal\) ，一共四个音节，音节也是常用的特征，这样记忆会容易很多。然后我们发现这四个音节的中文谐音是 “三屉馒头”，我们头脑中马上浮现了刚刚蒸好的三大蒸笼热气腾腾的大馒头，吃不完好发愁啊，而发愁正是这个英文词的本意，这样记忆简直太容易了。此时如果将发愁的那个人赋予某个熟人的面孔，有了声香味色，会效果更好。

这样，有了这么多的特征，我们就很容易学会了 \(sentimental\) 这个词汇。

睡眠与记忆也有关系。

一项研究显示，睡眠中大脑的活动反映了前一天的经历，因此，新的记忆可能通过这种复述得以巩固。所以，当你不能得到足够睡眠时，学习与记忆效率就会降低。

忒修斯之船

每4个月红细胞就彻底更替一遍，皮肤细胞每几个星期就换一轮。在7年左右的时间里，身体里的每一个原子就会彻底由其他原子取代，包括全身骨骼。一生中，你的身体实际上已经完全更新了好多次。

想象一下，你走进一个房间，与不同年龄的自己相会。房间里有上学前稚嫩的你、少年勃发的你、青春浪漫的你、壮年有为的你、垂老暮年的你，以及目前的你。你们坐在一起，分享故事，梳理出决定你是你的那条线索，但是你们真的能做到吗？你们的确有着相同的名字，相同的身份证号码。但是，你们有完全不同的物质身躯，你们有着可以各自思考的大脑。交谈中你甚至可能发现，你与不同年龄的自己，实际上有着不同的价值观，你们对同一件事情的看法也往往不一样。

这时候，是什么维系着你是你呢？

如果这几个你之间，没有前后接续的记忆，没有共同的回忆，你们还是一个人吗？

时光荏苒，物是人非，你的经历会积累，性格会改变，价值观会偏移。但是，只要保有一份有始有终的连续记忆，你大约还是可以认为，这几个人是在一个连续的生命历程中的不同阶段的你，他们不是陌生人。

时间在如潮水一般不断地冲刷着我们，记忆却保留了下来，让我们维持着一个完整历程的感觉。从而，在物质意义之外，记忆保持了我们的信息一贯性，它就是我们内在自我的最终依托。

但是，记忆并非完全可靠。

比如，你在餐厅里过一次难忘的生日。这个晚上经历的事情，包括家人的祝福，美味的蛋糕，大家的欢声笑语，抑或服务员不小心摔碎一个盘子等等，这些事情触发了大脑的一系列神经元的激活。在神经网络里，所有这些激活过的神经元彼此连接。它们的激活与连接，代表了当时你大脑的一个状态，这个状态被保留下来，成为记忆。之后，当你再次回忆时，这些神经元就会一同启动，于是，你又回到了当时的状态，有了与当时相同的体验。

几个月以后，你偶然吃到了一块蛋糕，味道就跟你在那次生日聚会上吃到的一样。这把钥匙，能够重新激活那片网络，那些神经元都活跃了起来，就像几片街区的灯都亮了。突然之间，你回到了那段记忆里。

但是，如果深究细节，你会意识到，除了蛋糕、谈话等等之外，你似乎不记得其他人的情况，尽管当时高朋满座。

不仅如此，你对生日聚会的记忆逐渐褪色了。为什么？

因为，你的神经元总数是有限的，它们需要被不断重复利用，在不同时间参与不同的神经活动。神经元作为神经网络中的节点，不断地构建连接和调整阈值。随着这些 “生日” 神经元逐渐参与到其他事物里，生日聚会的记忆就逐渐模糊起来。

因此，记忆的敌人不是时间，而是更新的记忆。

之后，你的记忆就更是值得怀疑了。

那次生日聚会之后的某一年，你的两位老同学组建的家庭破裂了。但是，你始终想不起来，当时两人在该次生日聚会上相处的情形，这完全是空白。由于这片空白的存在以及这两位老同学现在的处境，你会情不自禁地用现在涂改过去，认定当时二人就关系不好。“在那次聚会上，他们两人之间就无话可说”，你会回忆说。

因此，对同一件事的记忆，在你人生的不同阶段很可能有很大差异。

实际上，你在编织记忆，为它点缀细节，添油加醋，使之符合当下的情形。

在苏珊年纪还小时，母亲在游泳池溺水身亡了。多年以后的一次聚会上，她的亲戚告诉她一件出人意料的事实：是苏珊在泳池里发现了母亲的尸体。这个消息把苏珊吓坏了，她根本不知道，事实上也根本不相信。但是她说道：“那次聚会之后，我就开始想，说不定真是这样。我开始寻思其他我还记得的事情：比如消防员来了，给了我氧气。或许我需要氧气，是因为我发现尸体后太受冲击？” 没过多久，她脑海中就浮现出母亲在游泳池里的情形了。

又过了一阵，亲戚给苏珊打电话，说是自己记错了。发现尸体的并不是她而是她的姑姑。于是，苏珊拥有了一段属于自己的虚假记忆，细节丰富且印象深刻。

——《大脑的故事》

记忆并非一段段真实的记录。相反，它是一次次重构，有时几乎是编故事。