每次见面,都是初相识 —海马回里的头脑风暴

摘要:记忆是人脑对经验过事物的识记、保持、再现或再认,它是进行思维、想象等高级心理活动的基础  。人类记忆与大脑海马结构 、大脑内部的化学成分变化有关  。海马区在记忆中占据重要地位,日常生活中的短期记忆都储存在海马区中,如果一个记忆片段,比如一个电话号码或者一个人在短时间内被重复提及的话海马区就会将其转存入大脑皮层,成为永久记忆。有些人的海马区受伤后就会出现失去部分或全部记忆的状况。这全取决于伤害的严重性,也就是海马区是部分失去作用还是彻底失去作用。(注:本文是参照了很多研究者和文献分享号的文章,自己理解后写下的总结感想文,仅供大家茶余饭后消磨时间)

关键词:记忆顺行性遗忘症大脑海马区H.M.




1.前言

自出生即一个新生命诞生以来,随着不断的成长大脑这个记忆库经常会卡带一下:当你做某件事情或看到某个事物时会突然涌出一股熟悉感,然后慢慢散开,脑海中有一些残留的片段好像告诉你在多年前的某个时刻你也在做着同一样的事或看着同一事物。自出生到对事物有较明确认知能力的过程中,我们的记忆不断增多但似乎又处于不断衰退中—新记忆的增多久远记忆的不断遗失,很多科学家很久以前就已被大脑与记忆关联的神秘与奇妙所吸引,不断探索大脑的结构原理。

皮克斯最近上映的影片《头脑特工队》通过拟人化的动画模式简单易懂讲述一些科学道理,这也进一步加热了人们对自身大脑与记忆的探究。在电影《头脑特工队》中,Riley每生成一段记忆,头脑总部就在生成一颗水晶球,水晶球均全部储存于一个记忆仓库。电影中还有专门的工作人员来清理储藏室,那些没有用的记忆球,会被扔进类似垃圾场的地方。大多数记忆球慢慢灰飞烟灭,这个过程就是“遗忘”。本文从一直以来在记忆研究中极受关注的一点—“遗忘”做一些探讨,并对神经生理科学对大脑与记忆联系的研究做综述。


2.大脑——记忆

2.1.记忆

简单说来,人脑的记忆有三种形式:瞬时记忆,短时记忆,长时记忆。瞬时记忆一般是以图像和声音的形式存在的,只有通过注意才能被人所感知,变为短时记忆,不然就会被遗忘。短时记忆的存在时间一般是4秒以内,也是以图像和声音为主,小部分为意义记忆。短时记忆的容量一般被称为记忆广度,大小一般是7±2个,这是衡量一个人记忆好坏的一个指标。短时记忆要通过复述才能转为长时记忆,不然就会被遗忘。长时记忆即所谓的永久记忆,广度无限,一般以意义记忆为主。它是可以被人脑所提取的记忆,一般遗忘的原因会是干扰或消退。

记忆的表现形式是某个初始刺激,可以是内源的(比如想到某事),也可以是外源的(比如看到某物)触发意识活动。当网络结构渐渐变化达到某一个阈值的时候,初始刺激就无法引起大规模的皮层活动了。此时,即曰忘记。

2.2.海马区

在我们颅骨中有这么一个神奇的器官,仅1.5公斤重的组织稠密潮湿、错综复杂,这就是我们的大脑。在这里,生命中所有的经历都被处理成各种信息,储存于其中,并在需要时随时被检索找回。这就是多年来神经科学家所称的“情景记忆”。随着研究的深入,科学家对大脑的归档系统慢慢有了更清晰、更完整的了解。一个关键因素就是大脑中的海马体,它是大脑皮层中一个环形结构的内褶区,长仅几厘米却与大脑其它部分紧密相连。海马体受损的人常常伴有严重的记忆问题,因此自20世纪50年代以来,科学家们就将记忆研究的焦点投到海马体上。在神经科学研究历程中,海马区域记忆联系的发现是一个极其重要里程碑,海马体(hippocampus)在拉丁语里意思是海马,海马体被认为是大脑学习和记忆的重要区域。

海马,是被称作海马区(hippocampal region)的大脑边缘系统的一部分。海马区可分为:齿状回(dentate gyrus)、海马、下托(subiculum)、前下托(presubiculum)、傍下托(parasubiculum)、内嗅皮质(entorhinal cortex)。这之中齿状回、海马、下托的细胞层为单层,合称「海马结构(hippocampal formation)」,其上下夹有低细胞密度层和无细胞层。此外的部位有复数的层面构成。齿状回与海马的单层构造对神经解剖学以及电生理学的研究进步作出了贡献。

海马体主要负责记忆和学习,日常生活中的短期记忆都储存在海马体中,如果一个记忆片段,比如一个电话号码或者一个人在短时间内被重复提及的话海马体就会将其转存入大脑皮层,成为永久记忆。海马区的机能是主管人类正接触或已接触时间不长的主要记忆,有点像是计算机的内存,将几周内或几个月内的记忆鲜明暂留,以便快速存取。

记忆其实就是神经细胞之间的连结形态。然而,储存或抛掉某些信息,却不是出自有意识的判断,而是由人脑中的海马区来处理。海马区在记忆的过程中,充当转换站的功能。当大脑皮质中的神经元接收到各种感官或知觉讯息时,它们会把讯息传递给海马区。假如海马区有所反应,神经元就会开始形成持久的网络,但如果没有通过这种认可的模式,那么脑部接收到的经验就自动消逝无踪。

日常生活中的短期记忆都储存在海马区中,如果一个记忆片段,比如一个电话号码或者一个人在短时间内被重复提及的话海马区就会将其转存入大脑皮层,成为永久记忆。所以海马区比较发达的人,记忆力相对会比较强一些。存入海马区的信息如果一段时间没有被使用的话,就会自行被“删除”,也就是被忘掉了。而存入大脑皮层的信息也并不就是永久,如果你长时间不使用该信息的话,大脑皮层也许就会把这个信息给“删除”掉了。有些人的海马区受伤后就会出现失去部分或全部记忆的状况。这全取决于伤害的严重性,也就是海马区是部分失去作用还是彻底失去作用。

简单来说,海马区就好似头脑特工队提及的那个“记忆仓库”,频繁使用的记忆球分类保存到长期记忆中,而很少使用的便定时清理。这就是为什么我们头脑中一些记忆过了很久还会有印象,而一些记忆确好似从未发生第一次听到一般。

海马区在解剖学解剖学以及机能构造上都是其它大脑皮质系统的研究样本。大脑皮质已经开始被关注与研究,很多已知的关于中枢神经系统的突触传导的见解多受益于海马区的研究。而海马区的相关知识则多源于齿状回与海马的标本。

2.3.顺行性遗忘

每当神经科学研究者们说到海马区这点,就不得不提到一个在神经科学发展中极其重要的人— H.M. ,全名Henry Gustave Molaison,2008年12月2日凌晨5:05去世,享年82岁,他的全名也是这天,由一位长期照料他的神经科医生宣布的,以此感谢他一生为神经科学研究领域做出的奉献。同时,他的大脑也被保留了下来。20世纪初,开始有科学家认识到海马对于某些记忆以及学习有着基本的作用。特别是1957年Scoville和Milner报告了神经心理学中很重要的一个病例,来自H.M.的病例报告。

H.M.生于1926年,大约10岁左右患上癫痫,1950年初由於长期的癫痫症状,当地一名很有名气的神经外科医生威廉姆·比彻·史高维尔科(William Beecher Scoville)医生决定为他进行手术,于1953年8月25日进行额叶切断手术用银管吸出了位于大脑两侧的拳头大小的内侧颞叶,手术中涉及的组织包括:海马形状的海马体的大部分区域、海马旁回、海马旁回钩、前颞皮层及杏仁状的扁桃体。其中包括了两侧的海马区,手术後癫痫的症状被有效控制,但自此以後H.M.失去了形成新的陈述性长时记忆的能力,即患上失忆症中少见的顺行性遗忘,顺行性遗忘症是对造成失忆的事件后发生的事物发生遗忘的失忆症。该病与逆行性遗忘症不同,不是忘记失忆事件前的事情。从很大程度上来说,因为人们对于记忆的准确机理研究得不是很透彻,科学家也只能指出是哪部分大脑在起作用,顺行性遗忘症还是一种很神秘的疾病。这一题材吸引且神秘,已被很多电影取材拍摄如《初恋五十次》《土拨鼠之日》《记忆碎片》等。

莫莱森不能再形成“情景性记忆”(对日常生活中具体事情的记忆)和“语义性记忆”(对世界的基本认识,包括生词的含义)了。这二者共同构成了认知心理学中的“陈述性记忆”——这种能力让你在有意识时可以想起过去的经历和学到的知识。多年后,研究者将在莫莱森身上发生的现象与其它试验结果联系在一起,便得出了一个神经科学领域的重大结论:形成新记忆的区域位于海马体部分,而莫莱森脑中大部分海马体都被史高维尔科医生从两侧移除了。莫莱森的工作记忆时段是30-60秒——这与常人无异——这也是为什么他可以正常地吃饭、读报、玩填字游戏和与人交谈。但在工作记忆阶段发生的事情不会储存下来,莫莱森的过去没有为他的未来留下任何可以追忆的线索。

神经科学家称莫莱森“毫无疑问是神经心理学家研究过的最重要的患者”、其大脑是“改变一切的大脑”、“世界上最著名的大脑”。这个发现吸引了很多人对海马区在记忆及学习机制联系方面的探究,涉及神经解剖学、生理学、行为学等等各种不同领域。



3.结语

随着神经科学与解剖生理学的不断发展进步,以及计算机技术统计技术的不断兴起,我们对自身的认识也渐渐深入,人体无疑是世界上最精密构造最完美的结构,不论如何深入探索每次总是遭到迎头一棒深感自身渺小每每一次次刷新固有世界观,经常有人调侃道穷尽一生都还不足以了解自己大脑。每次新研究一出世都有很强烈扩充脑容量的欲望,每个种类细胞每个反射弧每个器官每个组织每个生理现象的学习探究都是脑波的一次次火山爆发冲击,但这恰恰就是我们存在的理由、大脑的使命,不断学习记忆探索思考想象,了解自然了解万物了解世界其实就是了解我们自己。

海马区揭示了短期记忆与长期记忆的联系,也解释了为什么时常在我们脑袋中会闪过一些记忆片段,但海马区的研究仍在继续,还有很多问题我们目前还无法解释清楚,如海马区储存的短期信息有没有什么确切时间规律,能不能通过建立某种数学模型对其进行深入研究,清理记忆的规律是什么,海马区还和什么其他生理现象有关,去除海马区是否就真正无法复原记忆……

本文只是对记忆这个高端庞大组织下最底层的管理员进行的一些浅薄资料整理综述,将很多作者和科学网站的好文章及研究进行整理引用,只有到自己动笔时才会深深感叹知识的缺乏。感受最深的还有H.M.的经历,你无法用确切的言语定义他的生活,看起来虽然坎坷悲惨但这又何不是一种幸运呢,每天都是新的开始,永远年轻,永远好奇,每次见面,都是初相识。


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