科学家提出记忆形成新解 大脑玩的拼图游戏

时间: 2010-09-15 13:45 来源: 科技日报

研究表明，多次激活同样的神经连接方式能将事物印在记忆里。

当记忆一件事情时，一遍又一遍地重复，能加强对事件和单词的回忆。然而记忆形成的神经机制长期以来依旧是个谜。科学家使用功能磁共振成像仪（fMRI）分 析了大脑活动图像，结果发现，通过多次学习记住一张面孔或一个单词，与忘掉它相比，其神经活动在多个脑区显示出更大的相似性。《科学》杂志近日发表的一项 研究表明，多次激活同样的神经连接方式能将事物印在记忆里。这与心理学家40年前提出的编码变异假说结合，能使人们更好地理解记忆的形成机制。

既存在又不存在的记忆

记忆是多种不同事物的集合，可以是微妙的感觉、具体的影像、连贯不连贯的事件过程；也可以是抽象的概念和逻辑。不论哪种记忆，都是大脑神经网络中的一组神 经元被激发，形成某种特定的连通回路。大脑储存的方式是把事情分拆为最基本的单元，每个单元分别由指定的神经元储存。

完整的记忆只有在被提取时才形成，它既存在又不存在。我们无法在大脑中找到记忆图像，它只是百亿个神经元的组合。不同的记忆素材通过编码，储存在不同的脑区，提取的方式也不同，需要几十个不同的脑区共同合作，才能形成或再现。

短暂记忆靠神经传导素增强神经元之间的信息传递形成，只能保留几分钟；而长期记忆能保存许多天甚至多年。不断重复能使短暂记忆转变为长期记忆。通过不断重 复，大脑中的化学信号系统会把一种特殊蛋白质推入神经元的核心，并且在那里启动遗传基因合成蛋白质，神经元因此有了基本的改变，增加新的触突，创造新的连 接网络。结果是大脑有了结构性的改变，这就是长期记忆的建立。

多样化刺激形成记忆

与某事件相关的素材以适当的间隔重复出现，而不是一次性出现，回忆这件事情会更加容易。比如，在几天内多次、短时间看到同一张脸，就比在一天内长时间对着这张脸更容易记住。这就是心理学家40年前提出过一种编码变异假说。

其中一个原因就是，多背景的联系能从多途径提取记忆：这张脸与多种不同的背景联系起来，比如学校、工作场所和家庭相对于舞会等单纯的一种背景，更容易让人想起。每种不同的背景或环境，能激活大脑的不同功能区。这一假说认为，不同的神经反应能提高记忆。

但是得克萨斯州立大学认知神经科学家拉塞尔·博德里克领导的一项神经影像研究提出，反过来也是对的，即用同一种背景多次激活同样的神经连接方式，事物能被更好地记忆下来。

重复性刺激形成记忆

博德里克的研究小组用功能磁共振成像检测了24个受试者的大脑活动。他们让受试者看120张不熟悉的面孔，每张脸以不同的间隔重复4次，用 fMRI扫描记录大脑在整个过程中的活动图像。一小时后，把这些面孔和120张新面孔混合起来，再让他们看，并询问受试者对每张脸的熟悉程度。

研究人员查看了记录下来的大脑反应，当受试者第一次看到某张脸时，神经活动集中在与视觉感知和记忆有关的20个脑区。后来，当要再次识别面孔时，每次都在 其中9个脑区产生相似的神经活动方式，尤其是与目标认知相关的区域。如果面孔被忘记，则不能形成同样的神经活动方式。

在另一次独立实验中，研究小组给受试者听180个单词，每个重复3次，同时用fMRI扫描记录大脑活动。6小时之后，对受试者进行的两次记忆测试表明，当被记住的单词重复时，在这20个脑区中，有15个引起了相似的神经活动。

研究人员认为，试验结果解释了记忆研究领域长期存在的一项争论，即通过刺激，同样的神经连接重新激活时，就会形成一幕记忆。记忆完成的精确与否，取决于不同脑区活动方式重连得是否精确，而不是更多的连接方式。

耶鲁大学的认知神经学家马文·谆认为，这一结果并没有否定编码变异假说，因为博德里克研究小组的实验环境与编码变异假说完全不同。如果要直接检验假说，应当设置另一种环境。

英国剑桥大学认知与脑科学部医学研究理事会的里克·汉森认为，当多次受到同一目标冲击时，更吸引人的单词或面孔更容易再度引发大脑形成同样的连接方式，也更容易形成记忆。这种影响能解释实验结果而无需推翻编码变异假说。

为了分析这种情况，还须进一步分析受试者对单个目标的大脑反应。博德里克说，我们把这些神经影像数据综合起来，有助于更好地理解编码变异理论。也许情况正相吻合，编码变异假说跟我们的实验结果并不违背。