我們?nèi)祟惖拇竽X是如何記憶的？如何把信息存入腦中？存在什么地方？存在什么物質(zhì)上？為什么有長(zhǎng)時(shí)記憶和短時(shí)記憶的區(qū)別？這是個(gè)非常有趣的問題，我從年輕時(shí)就感興趣，但一直鬧不清楚，最近看資料，稍微有點(diǎn)兒了解，隨便聊聊。

    其實(shí)我們只要鬧清楚電腦是怎樣記憶的，就很容易理解大腦的記憶，因?yàn)樗鼈兒芟嘞蟆?/p>

    一、大腦和電腦各有各的存儲(chǔ)物質(zhì)

    我們知道，電腦儲(chǔ)存能力極強(qiáng)，它是怎樣存儲(chǔ)的呢？首先把輸入的信息（包括鍵盤敲的字，掃描的圖象，錄的聲音等），統(tǒng)統(tǒng)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)（1和0），然后再分別存儲(chǔ)在不同物質(zhì)上，比如磁盤、光盤。

    人腦的儲(chǔ)存也一樣，首先也得有存儲(chǔ)物質(zhì)，這就是RNA（核糖核酸）和蛋白質(zhì)，它們就相當(dāng)于電腦的磁盤、光盤之類。實(shí)際上RNA就是用來制造蛋白質(zhì)的模板。

    蛋白質(zhì)為什么能當(dāng)存儲(chǔ)物質(zhì)呢？因?yàn)榈鞍踪|(zhì)是信息大分子，若干個(gè)不同的氨基酸串起來組成“肽鏈”。這就如同用幾十種不同色彩的珠子串成長(zhǎng)短不一的項(xiàng)鏈一樣。按照排列組合，可以產(chǎn)生多少億種排列方式。然后若干個(gè)肽鏈再組成蛋白質(zhì)大分子，這又有多少億種組合方式。兩者乘起來，不知有多少億億種變化，每種變化都能代表不同的意思，不同的信號(hào)。RNA也是這個(gè)道理，也能記憶大量信息。

    而一個(gè)神經(jīng)元細(xì)胞中起碼有幾百萬個(gè)蛋白分子，數(shù)千億個(gè)RNA分子，人類大腦有上千億個(gè)細(xì)胞，所以蛋白質(zhì)的記憶量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于磁盤光盤。

    人也會(huì)像電腦一樣的先輸入信息（眼睛看，耳朵聽，鼻子聞，皮膚感覺之類），也是統(tǒng)統(tǒng)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，即生物電的脈沖信號(hào)，然后再往大腦里傳輸，最后記錄在大腦的RNA和蛋白質(zhì)上，就形成了記憶。

    二、電腦的記憶過程

    有趣的是，電腦也像人腦一樣，也分長(zhǎng)時(shí)記憶和短時(shí)記憶。

    我們知道，在電腦工作時(shí)，形成的臨時(shí)文件都以電子信息的方式在電腦的內(nèi)存條上暫存著。只要電腦開著，電沒斷，內(nèi)存中的信息就在。電一斷，記憶就沒了。這就相當(dāng)于人類的短時(shí)記憶。

    只有我們把臨時(shí)文件“存盤”，這些內(nèi)存上的電信號(hào)才能轉(zhuǎn)換成磁信號(hào)記錄在磁盤上，或變成機(jī)械信號(hào)刻在光盤上，這就成了長(zhǎng)時(shí)記憶。只要磁盤、光盤不壞，啥時(shí)想用就能拿出來。

    人類大腦的記憶過程跟電腦也很像，只是遠(yuǎn)比電腦存儲(chǔ)復(fù)雜得多，到現(xiàn)在科學(xué)家們還沒有完全搞清楚。不過大致過程還是清楚的，它可分三個(gè)階段：感覺記憶——短時(shí)記憶——長(zhǎng)時(shí)記憶。

    三、感覺記憶

    首先，外界輸入的信息形成“感覺”，比如視覺、聽覺、痛覺等等，而“感覺”正是前面所說的“電脈沖信號(hào)”。

    比如我們聞到花香，實(shí)際上是花的氣味分子與我們鼻黏膜上特定的接受細(xì)胞上的分子相互作用，這時(shí)就會(huì)發(fā)出一個(gè)電脈沖，表示聞到了花香。

    又比如我們聽到了一個(gè)1000赫茲的聲音，實(shí)際上是聲波與我們內(nèi)耳耳蝸中相應(yīng)頻率的聽覺纖維發(fā)生了共振，于是激發(fā)出一個(gè)電脈沖，表示我們聽到了1000赫茲的聲音。

    感覺記憶也叫做“感覺登記”。表示我感覺到了什么，先在大腦中登記一下。感覺的電信號(hào)存貯的持續(xù)時(shí)間大約在0.25秒到4秒鐘之間。

    比如夜空中忽然劃過一道閃電，如果我們閉上眼睛，眼前似乎還有那道閃電的形狀，不過很快就模糊了。

    我們可以用不很恰當(dāng)?shù)谋扔鱽硇稳?，“感覺”信息也許相當(dāng)于電腦CPU（中央處理器）的緩存中的信息，因?yàn)榫彺嫒萘糠浅Ｓ邢?，只是暫時(shí)放一下，馬上就得經(jīng)過處理轉(zhuǎn)到內(nèi)存里，否則放不下。

    四、短時(shí)記憶

    短時(shí)記憶也叫電話號(hào)碼記憶。比如我們記住一個(gè)電話號(hào)碼，過一會(huì)兒要撥打它，但過一會(huì)兒沒撥我們就忘了，除非不斷念叨著。

    如果這時(shí)忽然有另一個(gè)電話打進(jìn)來，我們接完。剛才記住的那個(gè)電話號(hào)碼肯定又忘了。這就是短時(shí)記憶，它很容易被干擾給消除掉。

    據(jù)科學(xué)家研究，短時(shí)記憶在本質(zhì)上是電脈沖在神經(jīng)元的回路震蕩，有點(diǎn)兒像電腦的內(nèi)存，電信號(hào)在內(nèi)存的電容陣列上暫時(shí)存放著，只要一斷電內(nèi)存信息就沒了。神經(jīng)元的回路震蕩也是暫時(shí)的，電荷在回路里來回振蕩著，運(yùn)轉(zhuǎn)著，肯定會(huì)向外發(fā)射腦電波，能量很快被消耗，信號(hào)就沒了。

    人腦在思索時(shí)不斷向外發(fā)射腦電波，這里面就包含有人腦思索的內(nèi)容，現(xiàn)代已經(jīng)能夠用儀器提取出腦電波，經(jīng)過電腦處理用來指揮小車轉(zhuǎn)彎，飛行器飛行。

    如果我們反復(fù)念叨那個(gè)電話號(hào)碼，就相當(dāng)于反復(fù)給回路里充電，保持住那個(gè)記憶。但如果此時(shí)忽然來一個(gè)其它的信號(hào)沖擊（比如忽然去接另一個(gè)電話），原來那個(gè)回路就不存在了。

    據(jù)研究，短時(shí)記憶大致能保持一分鐘左右。而且容量也很有限，我們最適合記得住的電話號(hào)碼是七位以下，如果再長(zhǎng)就不容易記得住。

    如果我們想把短時(shí)記憶變成長(zhǎng)時(shí)記憶，就得努力反復(fù)去記它，就像記單詞似的。此時(shí)短時(shí)記憶的電信號(hào)就往大腦里面?zhèn)鬟f，這個(gè)過程非常復(fù)雜，有很多步驟，并非直接把電信號(hào)傳進(jìn)去，它要經(jīng)過電信號(hào)和生物化學(xué)反應(yīng)的不斷交替反復(fù)，從這個(gè)神經(jīng)細(xì)胞傳到下一個(gè)神經(jīng)細(xì)胞，而且在反應(yīng)中會(huì)產(chǎn)生出一系列的中間物質(zhì)。

    短時(shí)記憶要對(duì)感覺信號(hào)進(jìn)行編碼，也就是歸納和整理，成為另一種編碼，并有選擇地把它們輸入到長(zhǎng)時(shí)記憶中去。

    五、長(zhǎng)時(shí)記憶

    據(jù)科學(xué)家研究，從電信號(hào)開始往里傳，到最終在大腦中產(chǎn)生記憶物質(zhì)RNA和蛋白質(zhì)，大概要四十分鐘左右。這個(gè)過程不能間斷，不能被打擾，要反復(fù)加強(qiáng)信號(hào)和溝通。最終才能形成長(zhǎng)時(shí)記憶，也就是形成新的RNA和蛋白質(zhì)，長(zhǎng)時(shí)記憶就儲(chǔ)存在這里面。

    這個(gè)過程也很像電腦，電腦的電子信息一開始在CPU（中央處理器）里形成，可以暫時(shí)存放在內(nèi)存里，也還是電子狀態(tài)。這相當(dāng)于人腦的短時(shí)記憶。如果我們想長(zhǎng)期保存，必須把內(nèi)存里的電子信息傳遞到電腦外存（硬盤、光盤、軟盤、U盤等等），保存在硬物質(zhì)上。

    如果在傳遞過程中忽然斷一下電，內(nèi)存里的信息就沒了，也沒能存入硬盤，就無法形成長(zhǎng)期記憶。這就相當(dāng)于人腦忽然收到干擾，短時(shí)記憶就無法轉(zhuǎn)換為長(zhǎng)時(shí)記憶。

    短時(shí)記憶大致是語音的形式，比如我們念叨的那個(gè)電話號(hào)碼的聲音。而長(zhǎng)時(shí)記憶一般是語義的形式。也就是說，從短時(shí)記憶轉(zhuǎn)換為長(zhǎng)時(shí)記憶的過程中，信息又經(jīng)過了一次編碼加工，轉(zhuǎn)換為更高級(jí)更有組織更便于理解的形式，這樣更容易記得長(zhǎng)久。

    短時(shí)記憶的容量是有限的，剛才說七位電話號(hào)碼左右。而長(zhǎng)時(shí)記憶的容量幾乎是無限的。比如我們中國(guó)人，一般大概能記住五千個(gè)左右不同的漢字。

    這與電腦也很像，電腦的內(nèi)存條容量總是比較小，而硬盤則要得大得多，如果再加上擴(kuò)展的光盤，那就是無限的。

    六、情緒性記憶

    以上就是一般常規(guī)的存儲(chǔ)記憶過程，人腦還有一種情緒性的記憶。如果我們忽然受到一個(gè)重大刺激，一個(gè)驚險(xiǎn)事件，或者一個(gè)激動(dòng)時(shí)刻，我們用不著反復(fù)復(fù)習(xí)，一下子就能記住，能直接形成長(zhǎng)時(shí)記憶，甚至記一輩子。

    比如所謂“一見鍾情”，一眼看到一位心儀的姑娘，動(dòng)心了，就這一眼，就能把那個(gè)面容記一輩子。

    因?yàn)檫@個(gè)一見鍾情，能產(chǎn)生激素類的物質(zhì)，這個(gè)激素類的物質(zhì)，它有這個(gè)能力，直接穿過細(xì)胞膜，不經(jīng)過上面所說的一系列反復(fù)的反應(yīng)，不需要生成那一大堆物質(zhì)，它能直接跑進(jìn)細(xì)胞核膜，它能直通，像一個(gè)特使一樣，能直通兩道門，穿過細(xì)胞膜，再穿過細(xì)胞核膜，到細(xì)胞核里面，從而形成新的蛋白質(zhì)。

    這種記憶過程其實(shí)更接近于電腦，電腦把內(nèi)存中的短時(shí)記憶轉(zhuǎn)移到硬盤中，正是這樣直接轉(zhuǎn)過去，電信號(hào)直接變成磁信號(hào)，并不需要那么長(zhǎng)時(shí)間和那么復(fù)雜的過程，也不產(chǎn)生其它更多的物質(zhì)。

    七、記憶的提取

    大腦記憶的提取實(shí)際上也就是回憶，這個(gè)過程與電腦也很相象。

    電腦信息提取實(shí)際上是存儲(chǔ)的逆過程，也就是把硬盤里存儲(chǔ)的磁信息再重新轉(zhuǎn)換為電信息放回內(nèi)存。我們每次開機(jī)后從硬盤調(diào)出以前的文件，放進(jìn)內(nèi)存里，我們才能看到。大腦也一樣，也是把蛋白質(zhì)里的生物信息再重新轉(zhuǎn)換為電信息。

    電腦的信息存儲(chǔ)一定要有規(guī)律，有層次，有次序，有提取線索。比如我們把不同類的文件儲(chǔ)存在不同的文件夾中，文件夾里面還可以再套更低一級(jí)的文件夾。存儲(chǔ)得有規(guī)律就好找，存得亂就難找。

    大腦里存儲(chǔ)的信息也是經(jīng)過了編碼和整理，也是井井有條。我們回憶時(shí)也是按照提取線索找到相應(yīng)的信息。

    倘若我們的知識(shí)象一盤散沙，即便是我們能把它保持在頭腦中，我們也很難有效地提取并使用它。一個(gè)專家所記憶的專業(yè)知識(shí)是高度系統(tǒng)化的。讓一個(gè)棋師看一眼符合常規(guī)的棋局，然后打亂，他可以毫不費(fèi)力地按原樣把棋子擺回去，這在一般人是不可思議的，但其實(shí)并沒有什么太深的奧密，只不過棋手在運(yùn)用他的系統(tǒng)化了的知識(shí)罷了。

    八，記憶的遺忘

    遺忘實(shí)際上就是提取的失敗，以前存儲(chǔ)過的信息找不回來了。遺忘對(duì)大腦來說是非常必要的，凡是用不著的，不重要的信息必須不斷遺忘，否則信息太多，大腦也裝不下，太多太亂就不好提取了。

    電腦也是這樣，用不著的信息也得經(jīng)常刪除，以免硬盤不夠用，信息太多太亂不好找。

    一般來說，裝進(jìn)了新信息，對(duì)以往的舊信息也許是個(gè)干擾，東西裝得越多，遺忘得也越多。為什么小孩記憶比較好？因?yàn)槟X中信息少，每一條都很新鮮。而成年人記憶就要差一些，腦中的東西太多了。

    對(duì)大腦來說，有時(shí)即使有用的信息，但時(shí)間一長(zhǎng)也就亂了，不好找了。甚至因?yàn)榇竽X的老化，血管的硬化，神經(jīng)通路的堵塞，遺忘得越來越快。

    電腦中也有這種情況，表面看起來，硬盤、光盤似乎能夠永遠(yuǎn)把信息存儲(chǔ)下去似的，實(shí)際上也不盡然。硬盤也有劃傷出毛病的時(shí)候，甚至格式化，把所有信息都刪除了（這就相當(dāng)于人腦受到嚴(yán)重?fù)p傷，出現(xiàn)失憶）。光盤時(shí)間長(zhǎng)了，也可能盤片劃傷，塑料片變質(zhì)，信息丟失。

    還有許多情況，實(shí)際上腦中的信息還在，但因?yàn)樘嗵珌y，沒有合適的線索連接，永遠(yuǎn)找不到了，永遠(yuǎn)遺忘了。科學(xué)家做過這樣的實(shí)驗(yàn)，他們用電極刺激病人的某些腦神經(jīng)，忽然，記憶閘門打開，已經(jīng)遺忘幾十年的一段歌曲忽然再現(xiàn)，清清楚楚。這就是正好觸發(fā)了沉睡腦底的某些深層記憶，提取出來了。但當(dāng)電刺激結(jié)束，病人又忘了。說到底，還是連接線索斷了。

    九，我有一個(gè)設(shè)想

    我為什么對(duì)人腦記憶格外感興趣？因?yàn)槲议L(zhǎng)久以來就有一個(gè)設(shè)想。能不能想個(gè)什么辦法，讓我們記單詞更容易一些？比如讓短時(shí)記憶的生物電流強(qiáng)度增大，信號(hào)加強(qiáng)，讓它更容易變成長(zhǎng)時(shí)記憶？比如有點(diǎn)兒像情緒性記憶，來個(gè)強(qiáng)刺激，一下子就記住了。

    我曾設(shè)想，用類似記錄腦電波的儀器，把短時(shí)記憶的生物電脈沖信號(hào)提取出來，通過儀器放大增強(qiáng)，再重新輸入大腦，這種增強(qiáng)了的短時(shí)記憶是不是就更容易形成長(zhǎng)時(shí)記憶？

    最近看有關(guān)資料，我發(fā)現(xiàn)在人腦中實(shí)際上已經(jīng)有類似的機(jī)制，也許我的設(shè)想在將來的某一天會(huì)實(shí)現(xiàn)。以下是我查到的資料：

    “１９６６年，羅莫發(fā)現(xiàn)了海馬三突觸回路的長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)效應(yīng)（ＬＴＰ）。這種效應(yīng)現(xiàn)象大體是這樣的：以一定的電脈沖刺激三突觸回路的第一段能夠誘發(fā)第二段的細(xì)胞外電活動(dòng)，并且在５－２５分鐘之后，這種電活動(dòng)會(huì)增２．５倍。這種長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)效應(yīng)甚至可以持續(xù)數(shù)月之久。研究者們認(rèn)為，這種長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)效應(yīng)是短時(shí)記憶轉(zhuǎn)化為長(zhǎng)時(shí)記憶的基本的腦神經(jīng)信息加工過程。我們可以簡(jiǎn)單地想象，如果外界的刺激只在大腦的神經(jīng)線路中引起了一陣電波，之后便慢慢消失了，那么，這陣電波對(duì)神經(jīng)細(xì)胞所產(chǎn)生的刺激必然是有限的。但是，如果這一陣電波被放大，其振動(dòng)的強(qiáng)度將會(huì)增大，對(duì)腦神經(jīng)的刺激效果自然就會(huì)更強(qiáng)烈。因此，海馬三突觸回路好象是一個(gè)放大器。”

    看起來，人腦中也有放大器，能增強(qiáng)記憶信號(hào)，保持較長(zhǎng)的記憶。

    十、記憶以外的智力活動(dòng)

    我們知道，記憶只是大腦的功能之一，而且屬于比較低級(jí)的功能。而思維則是人類的高級(jí)智力活動(dòng)，比如判斷、推理、想象、創(chuàng)造等等。思維可能是人類所獨(dú)有的。高級(jí)動(dòng)物也許會(huì)有一點(diǎn)兒很初級(jí)的判斷能力，但不大可能具有推理功能，更不可能有想象力和創(chuàng)造力。

    電腦也是這樣，現(xiàn)在的電腦已經(jīng)具有一定的邏輯判斷和推理能力，比高級(jí)動(dòng)物強(qiáng)。我自己在編程序做軟件的過程中，對(duì)電腦是如何進(jìn)行邏輯判斷，如何推理這一點(diǎn)非常清楚。但電腦目前絕對(duì)不具備想象力和創(chuàng)造力。

    人類的創(chuàng)造力大概是智力中的頂峰，比如作詩、作曲、作畫、寫小說，木匠設(shè)計(jì)家具，發(fā)明家搞發(fā)明創(chuàng)造，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)自然定律，都是創(chuàng)造力的體現(xiàn)。

    人類的思維過程也一定伴隨著生物電，也同樣是腦細(xì)胞中知識(shí)信息的提取、分析、整理過程。估計(jì)應(yīng)該比記憶的過程更復(fù)雜，更抽象。尤其創(chuàng)造時(shí)的“靈感”，電光火石般的靈光一現(xiàn)，腦細(xì)胞中的電脈沖是如何運(yùn)轉(zhuǎn)的？蛋白質(zhì)、RNA在其中是如何起作用的？這些問題恐怕幾百年后也不一定搞得清楚。

    但它一定是有物質(zhì)基礎(chǔ)的，一定是由生物電、生物磁，及各種生物化學(xué)反應(yīng)的所產(chǎn)生的。

    至于將來電腦能不能達(dá)到人腦的高度？能不能具有想象力和創(chuàng)造力？我很難下結(jié)論。

                     2014年8月18日