记忆与神经元个数没有直接关系,相反你的整个人生都伴随着神经元的不断减少。
当你14周在妈妈肚子里的时候,神经元数目达到了人生巅峰。
从此以后,神经元个数开始做减法,然后持续一生。成年后你的神经元总个数,仅仅只有胎儿时期的一半。
怀胎 10 月,但大脑神经元数目的爆发,却主要集中在 2~3 月。
虽然此时正是你大脑神经元的巅峰,但你的人生记忆之旅才刚刚开始。
如果把我们的大脑比喻成电脑,那么感官就是信号接入,有了信息输入,才有资料储存在硬盘里。那么,对于我们大脑来说,感官信息储存在我们的大脑里,我们才有了记忆。
从第 2 个月的时候,你开始出现触觉,第 3 个月出现味觉,第 5 个月出现听觉,第 7 个月出现视觉…
总之,大约从 14 周前后,随着各类感官系统的发育,你接收到妈妈体内的信息,并开始通过你的神经元传输,在你的大脑中留下痕迹,才逐渐产生了记忆。
既然记忆并不和神经元个数直接相关,那和什么相关呢?
主要是神经元与神经元之间的突触连接[1]。
1949年,唐纳德·赫布(Donald Olding Hebb)发现记忆和突触连接存在关联,提出著名的赫布理论[2]:
也即:突触前神经元对突触后神经元进行反复且持续的刺激,便可以增强突触之间的连接。
该理论描述了突触可塑性的原理,反应了突触的学习和记忆机制。
1962年~1981年,埃里克·坎德尔(Eric R. Kandel)等人通过海兔记忆的分子机制,证明短期记忆与长期记忆都发生在突触部位[3]。
坎德尔在2000年获得诺贝尔生理学或医学奖[4]。
突触可塑性分成短期可塑性和长期可塑性。
短期可塑性影响短时记忆,而长期可塑性影响长期记忆。
短期记忆形成的关键一环是蛋白质磷酸化。
而这个过程,是一个复杂的生物化学过程。
首先神经递质会促进神经元胞体制造环磷酸腺苷(cAMP),然后cAMP活化蛋白质活化酶A(PKA),PKA再使相应的离子通道蛋白质磷酸化,从而造成相应离子通道的失活。
相应离子通道失活后,就会增加钙离子(Ca2+)的释放。现在的大量研究表明,这些钙离子来源于胞体内质网,它同时决定着钙离子的数量和分部[5]。
钙离子(Ca2+)是突触可塑性的核心介质。
它的大量释放会增加突触间神经递质的释放,从而短期增强突触连接,形成短时记忆。
以上这段内容,说人话就是:
赫布和坎德尔等人的研究发现,证明了记忆与突触连接的直接关系。
出生之前我们大脑接收到的信息非常少,可以说基本上处于原始出厂配置。
然而出生的刹那,一切将随之不同。
一出生的刹那,光进入你的眼睛,声音进入你的耳朵,空气进入你的鼻子、奶水滑过你的舌尖,以及妈妈在你皮肤上的抚摸,无数的感觉转化成神经电信号,到达你的大脑……
一方面你大脑处理能力低下,眼前任何事物,都足以让你的感官超载。而另一方面,你的大脑每时每刻,都在不断记录这些新奇的信息,建立你自己的专属神经网络。
突触是由这样的生长锥[6]所产生的:
当受到正向刺激时,生长锥内部的丝状马达蛋白就会朝着正向刺激方向延伸,最终和其它神经元形成突触连接。
仅仅每一秒钟,你的大脑便可以产生上百万个突触连接。
但对于至少需要 100 万亿突触连接(大脑皮层 140~160 亿神经元[7],每个的突触连接可多达数千)的你,你那点记忆,此时简直犹如储存在巨大的黑暗匣子内。
所以,作为新生儿的你,记忆是碎片式的,还没有连续记忆。一开始主要都是 5~15 秒钟的短时记忆,超过 2 分钟以上的记忆还很少很少。
我们的短期记忆,在不断学习刺激的过程中不断增强,变成长期记忆。
我们从语言的建立过程来举例,a、o 等元音是我们最容易也是最先掌握的声音,我们对此最为熟悉,所以大脑最开始建立的相关神经通路,也最为强壮。随着,我们从父母的声音中积累越来越多的元音,随后能掌握的单字往往也是单元音的,而且是叠词,例如妈妈、爸爸。
随着相关神经网络的加强,自然也就有了形成长期记忆的基础。
2 个月大的婴儿,一般能有一两天的记忆,有人认为婴儿的驱动还没有装好(没有神经基础),然而早在 1999 年,就有人通过实验研究发现,2 个月大的婴儿通过周期性的反复提醒,便能够一直保持记忆[8]。
这说明,并非大脑没有相关的记忆机制,而是大脑主动把这些记忆清除了。
大约 6 个月的时候,长期记忆越来越多,少部分能持续 1 个月之久。
到达 1 岁的时候,比起出生时,大脑中的突触连接已经复杂了很多倍。
人小脑中的浦肯野细胞,随着你的成长,在你学会爬行、走路、奔跑,以及各种大动作、精细动作的学习之后,最终每个神经细胞会建立多达 10 万个的突触连接[9]。
简直犹如鬼斧神工般的惊艳:
突触连接的增加,也令脑子迅速膨大。
刚出生的时候,你的脑容量只有 350g,一岁便达到 950g,2 岁达到 1100g,3 岁便有了 1260g,达到成年人的 90%。
你正在长大,你的童年记忆也在大量的消失。
你消失的童年记忆正在冷冷的告诉你,所谓的永久记忆,根本就不存在。
还记得一开始,我把记忆比喻成硬盘吗?
但人类的神经元或者突触连接,并不像电脑的储存单元一样被晶体管数目和布局限定死的。
储存空间是随着神经元个数、以及突触连接情况而自适应的。
虽然在 14 周的时候,我们会诞生数量最多的神经元,但神经元质量参差不齐。人脑的空间就只有 1400ml 左右,你让 10 个低质量的神经元建立 1 万个神经连接,可能还不如一个神经元建立 5000 个神经连接更加的节能高效。
人类的大脑其实已经是一个十分优化的节能系统了,但哪怕如此,也需要消耗人体 20% 的能量。所以,一开始足够多的神经元储备,就是为了后续优化的。
而人类童年记忆的消失,同样在于大脑的优化。
两三岁之前,记忆信息来者不拒,会形成十分纷乱的神经网络。
两三岁的孩子基本停不下来,这里戳一戳,那里爬一爬。杂乱的神经网络,不仅不能形成稳定的人格,信息之间也会互相争夺感官资源,造成注意力的不集中。
2 岁的幼儿拥有成年人 2 倍的突触连接。
每个神经元平均有 7000 个突触连接到其他神经元。据估计,一个 3 岁儿童的大脑大约有 10^15 突触(1 千万亿个)。而一个成年人的估计各不相同,从 10^14~5 x 10^14 突触(100 到 500 万亿)不等[8]。
是时候建立比较稳定的人格了。
来自基因里的庞大力量,驱动着大脑前所未有的变化——一场盛况空前的突触修剪[9]开始了。
对于长期不用的记忆,神经连接会减弱,大脑判定相关信息没用了,就会直接删掉。
虽然你觉得幼儿园初恋的面孔是你珍贵的记忆,但基因里的祖传密码却告诉大脑,这些垃圾记忆如果不删,这脑子以后就不好使了。
最终,你的大脑留下主要的神经网络,开始删除绝大多数的杂乱链接。
这个过程很像磁盘整理+垃圾清理+智能迭代升级。
随着你大脑变得越来越高效节能,你的人格越来越稳定,但同时你的童年记忆也正在消失。
两三岁以前的记忆流失速度,比大多数成年人想象中的快得多。
有研究统计,5 岁的时候,你往往还能记住 3 岁前 80% 的重要事件。到了 7 岁时,便只剩下了 40%[10]。
随着年龄的增长,童年记忆流失得越来越多。
到了 8-9 岁的时候,就已经只能回忆到 3 岁左右,成年人通常只能回忆到 4-5 岁,年老之后,甚至只能回忆到 6-7 岁。
总的来说,正常人的最早的记忆能追溯到 3~4 岁,只有极少数人能追溯到 1 岁。
以付出童年记忆为代价,进入青春期之前,我们的注意力变得前所未有的集中起来,从而有了学习更多人类知识和社会经验的基础。
研究表明,12 岁以后,大多数人可以轻松集中注意力 30 分钟以上。但 5-7 岁的小儿,能集中注意的平均时间只有 15 分钟左右。
除此之外,我们在婴幼儿时期,还把更多的记忆用在了视觉、听觉、嗅觉、味觉、触觉等感官体验,花了更多的记忆学习语言,以及概念记忆,事件记忆部分就是很单薄的。甚至在吃饭、走路、游泳、骑自行车等活动中,形成的是程序性记忆,大脑主动把纷杂的场景给删除了。
不要以为生活中忘掉的细节,就一定锁在深层记忆中。
某一些细节大脑是真的彻彻底底删除了,永远找不回来了。
但唯一的好处,是让程序性记忆转化成我们几乎本能的行为,让我们终生受用,尽管我们可能永远回忆不起学习它的细节了。
在青春期,前额叶还会经历一场盛况空前的突触修剪,导致你“性情大变”,伴随着中二人格,一直到成年,你的大脑才最终成熟,变得理性和睿智。
而你的记忆,何尝不是在不断更新变化。
虽然成年之后,我们的记忆变得越来越稳定,然而我们依旧不得不接受一个最基本的事实:
我们的记忆依旧在随着时间不断发生着变化,而且是我们的大脑不断主动改变着我们的记忆。
在我们正常认知活动的过程中,大脑暂时加工和储存的记忆被成为工作记忆(working memory)[10] [11]。
这个过程大脑不仅会处理全新接入的信息,还会调用我们与感官相关的长期记忆来进行再加工,这个加工过程形成的短期记忆会再次激活相关的初级感觉皮层,从而产生相应的感官体验[12]。
这也是为什么,当我们进行积极的想象时,大脑内可以不仅仅有声音,还可以有场景,有味道,有触觉等其它的感官、运动体验。诺贝尔生理学奖得主杰拉尔德·埃德尔曼认为,这个过程,可以在我们大脑中产生一个稳定的世界表象[13]。
当大脑处理完成,短期记忆会经过海马体的处理,转变成长期记忆,储存在前额叶皮层中。
这个过程,虽然长期记忆的主体构成没有什么变化,甚至可能得到强化。
20年前的事情,你觉得好像在昨天发生的一样,其实就是长期不断被不断巩固的结果。
然而,经过工作记忆加工后,会对一些细节进行补充和篡改。所以与别人聊起同样的事情,你会发现你们记忆的一些细节不一样了。
甚至可以说,你的每一次回忆,都是对过去回忆的全新加工。
所以,在这样的机制下,即便一件足以刻骨铭心的事情,经过十多二十年,长达数十次甚至上百次的回忆加工,回忆中的过去事件的细节,是有可能和真实细节发生巨大差异的。
虽然我们往往认为一些记忆,甚至固执的认为,我们铭记了一辈子,但何尝不是被我们的大脑反复加工了一辈子。甚至,我们永远不知道,这个拷贝了N次的副本,与最初的记忆究竟哪里相同,哪里不同。
我们不得不接受这样一个基本的事实:
记忆是健康人大脑的基本生理功能之一,遗忘同样也不例外。
我们的大脑就是这样,当我们铭记一件事情,总是伴随着某些东西被遗忘。
最终留下的将贯穿我们的一生,被称为自传体记忆。
在我们整个一生,我们总是情不自禁地回溯自传体记忆。
似乎,我们总是害怕我们的身体里,无法铭刻下我们自己。