《博士的愛情算式》中的數學博士大概就是因為一次車禍使大腦的海馬受損，以前的事情都記得，車禍後的事情都記不得，對剛發生的事情也只有八十分鐘的記憶。

父母“記憶”對後代影響深遠(zt)

美國一項新研究顯示，果蠅對產卵地點偏好的“記憶”會遺傳數代，類似機制或許也存在於人類中，這方面研究有助於分析一些疾病成因。除了果蠅，科學家也會用小鼠來研究大腦記憶。究竟科學家是如何運用動物去研究大腦記憶的呢？

以下內容為中國科學院神經科學研究所李澄宇演講實錄：

各位下午好！非常榮幸有機會在這裡和大家一起交流關於記憶的一些奧秘。記憶當然很重要，如果我們有一天突然喪失了記憶，比如說阿爾茨海默症患者，當我們走到路中間突然不記得自己是誰？為什麼在這裡？怎麼回家？這是一個很可怕的事情，所以記憶當然很重要。

但是因為我們已經社會化這麼久了，所以其實遺忘掉在演化上我們和其他動物相比，是擁有類似的記憶的能力的，所以我在這裡想向各位介紹一些有趣的例子，來說動物為什麼需要學習和記憶。

第一個例子，這白眉猴它所生活的空間相當之大，它的主要食物是成熟之後的果實，它生存的空間裡面有大概10萬棵樹，在任何一個時刻成熟的果樹有50棵，所以它需要趕在別的競爭對手之前找到這50棵樹，對不對？要不然就被其他的鳥類吃掉了。所以需要學會找到這些樹，然後記住它在哪裡。

第二個例子，如果你是一個捕食者，那麼需要學會去捕食；如果是個被捕食者，需要學會不要被人吃掉，對不對？或者被別的動物吃掉。所以這是明顯例子，這都是和記憶有很大的關係。

我想問各位一個問題──在這張圖片中哪一隻是老大？可以告訴我嗎？哪個是老大？中間那個是吧，我們並不是狒狒，但是我們很容易看出來誰是老大。如果你我們生活在這個群體裡面，或者我們生活在人的群體裡面──人的社會群體有非常強烈的等級制度──我們很容易理解，是需要學會這些等級制度和相關的行為的，所以學習是蠻重要的。

接下來我想舉一個更明確的例子，來說明學習記憶對生存的必要性。這邊展示的是黑長尾猴，它生活在非洲，大概3到5公斤，是很小的一類猴子。在野外，黑長尾猴的生存相當不易，一歲之內的小的黑長尾猴有60%會死亡，其中至少70%是來自於捕食者。

黑長尾猴的捕食者有主要分為三類：第一類是在陸地上捕食的──以豹子為代表──這些大型的捕食動物；第二類是在空中飛翔的──以戰雕為代表的──翼展兩米的捕食鳥類；第三種是蟒蛇，在草叢裡面埋伏的準備捕食的。

針對這三類不同的捕食者，黑長尾猴發展出了非常有效的警告性的呼叫聲。這裡我想請工作人員來播放這個聲音，當黑長尾猴看到豹子的時候，它會發出這樣的警告聲音，黑長尾猴聽到同伴這樣的叫聲的時候，它的第一反應要上樹，為什麼？

豹子的體重大，它在樹上跑的沒有猴子快，所以在樹上安全。曾經有人觀察到一隻豹子追一隻黑長尾猴，在樹上追了一個小時沒有追到，所以樹上是安全的。

如果看到的是鷹，那麼警報聲是這樣子的，非常短促，如果聽到這樣的聲音，那么正確的反應是馬上進入灌木叢。我剛剛說戰雕翼展兩米，所以在灌木裡面它是無法飛行和捕食的，灌木叢里安全。

如果看到是蛇，那麼警告聲音是這樣的，很短促的聲音，如果聽到說這種警告式叫聲的話，那么正確的反應是站起來向四面看，因為蟒蛇主要靠潛伏來捕食，在草叢裡面你正好踩到蟒蛇身上了，它把你吃掉了。如果你聽到的是鷹的警告聲，然後你的反應是進灌木叢，那對不起，一般那蟒蛇在，如果你走錯的話，那麼後果是很悲慘的。

剛才是警告性的聲音，這是很重要的發現，但是Cheney和Seyfarth他們兩個人在長期的關注──他們發展的這樣有趣的實驗來證明“觀察學習”的重要性。我剛才說幼兒的這個黑長尾猴它的死亡率是很高的，他們就對這種幼兒的一歲以下的黑長尾猴播放剛才那三種聲音，音箱放到草叢裡面播放，看它們的反應是不是對。

然後在分析的時候，把這種反應分成兩類：左邊一類是在小猴反應之前，先看一下成年猴，你看他做正確的反應的次數就遠高於做錯誤反應的次數。如果這些小猴沒有看一下成年猴，就直接做了反應了，那麼它們出錯的幾率是很高的，做正確或錯誤差不多。

請各位再回想一下，我剛才說一歲之內的小猴60%會死亡，多數是來自於捕食的話，就會意識到現在的這個差別，看一下和不看一下，觀察一下、不觀察一下對於生存有着非常重要的意義。所以這是一個例子，我覺得很有趣，是說明在野外其實動物是非常依賴於學習記憶的。

接下來我想向各位介紹一下什麼是“學習記憶”，但不是傳統意義上的介紹，因為大家都知道學習記憶，都明白──經驗引起了後續的行為改變──就是學習和記憶。我想說的是我們在實驗室裡面怎麼去研究學習記憶？

我想向各位展示一個視頻，是黑猩猩它們去做一個工作記憶的任務。這並不是說黑猩猩的短時間的工作記憶能力比人強，這是因為它做這任務時，每做對一次，就有一個花生可以吃。

我們在實驗室裡面也讓我們的實驗動物或者人，做類似的類似的行為：比如說在這個任務裡面我們先給受試者一個視覺刺激，然後延遲的時候把樣本隱藏起來，選擇的時候，我要讓人或者是動物選擇一個和剛才樣本不一樣的刺激，就這樣一個任務。

或者是病人──比如說精神分裂症患者──來做這樣的事情，可以看到X軸就是給不同的樣本的數量；Y軸是出現錯誤的幾率，即使正常的紅色的線也是隨着要我記得信息越來越多，我出錯的幾率會越大，對吧？這是正常的。但是精神分裂症患者，他們出的錯誤就更高。

做基礎研究對於臨床或者對我們實際生活其實是有很大的關係的，比如說工作記憶這種，它是一個非常基礎的研究，對不對？但是其實我們的很多患者都有很嚴重的工作記憶的問題。

當我自己躺在我們的所裡面的核磁功能共振成像儀器裡面，我自己做剛才這個任務，這是我自己的腦子的反應，至少這個腦子看起來還比較正常。如果側過來看的話，額葉頂葉這兩個腦區在我做工作記憶的任務的時候──需要短時間的記住一個信息──它會被激活，就顏色比較熱的這種地方，顏色比較藍的地方就是被抑制的地方，所以我們的腦子其實有很多特定的腦區，是在幫助我們做這種行為的。

但是我還不太願意把我自己腦子切開來，然後把它拿出來看我的腦子是怎麼工作的，所以我們需要和剛才幾位老師說的一樣，需要各種各樣的動物模型，所以在我們實驗室裡面主要用小鼠作為模型來研究工作記憶，這種短暫的存儲信息的這種能力。

我們所使用的是嗅覺──因為小鼠是一個嗅覺很好的動物──我們會給它兩次氣味，兩個氣味中間會有延遲期幾秒鐘，如果兩個氣味是不一樣，那麼它要舔，來得到水；如果兩個氣味是一樣的，那就不用舔，因為沒有水。就這樣一個任務。

這個任務的好處是在時間上，把感覺、記憶、抉擇給它分開來，這是我們這麼設計的原因。接下來我會展示一個視頻，看小鼠怎麼做這個任務：我們現在要給它一個氣味──氣味A──延遲──還要記住，然後氣味B，不一樣，那麼它舔來得到水；在下一次任務裡面，兩個氣味是一樣的──氣味B──延遲──還是氣味B，它沒有再舔，所以小鼠知道這個任務怎麼回事。

這邊展示是我們的實際數據，我們其實也經過很長時間，大概五年左右的時間，來證明小鼠的前額葉這個腦區，它對於這個工作記憶是蠻重要的。我們用一種叫做光遺傳的技術，用光來調控神經元活動這樣一個方法。

右邊下面所示就是如果你給光的話，那麼神經元的活動就會被抑制，而且時間尺度的話是秒級的，所以可以在很短的時間裡面去操控神經元活動。左邊就是我們的數據，可以看到如果你給光去操控神經活動，小鼠的行為和正常小鼠相比就會變差，那就證明了內側前葉這個腦區，它對工作記憶這個行為是很重要的。

接下來我想離開我們實驗室，進入更廣大的一個空間來來問問看──什麼是記憶的機理？我們要研究一個東西時候都要看它的邊界在哪裡？什麼時候它會失敗，對不對？所以我想講幾個例子，是記憶出問題的時候，

第一個例子我想說的是──不是所有發生事情都會被記住。我想請各位看一個視頻，請關注“穿白色的運動員傳球的次數”，現在開始播放我們的視頻。多少次？有人答對了，很好。有人看到大猩猩了嗎？大概有一半會看不到。有沒有人看到穿黑色的運動員走掉？還有顏色變化？

其實這叫做非注意性失憶──如果你沒有注意，那你是不會記住的──這很正常，對吧？世界中不停的發生很多的隨機事件，所以我們其實不要把所有的事情都記下來，我們的記憶只記那些對我們有重要意義的事情，對吧？所以非注意性失憶是有它的意義的。

我還想說一個“記憶的極限”，不是所有時候的學習都是一樣的效果。我們的語言能力，大家都認為是很自然，對不對？每個人都會說話。這個是依賴於所謂關鍵期的，在2到7歲的時候，我們必須要經歷語言這個經驗，如果這時候沒有語言經驗，那麼結果會非常的可怕。

這邊圖示的這個小女孩叫做Genie，她的父親是嚴重的精神分裂症患者，在這個小女孩13歲之前，他都把這個小女孩捆在家裡面，用鐵鏈子捆在床上，他們生活在農村，周圍幾十里地都沒什麼人，所以直到13歲的時候，她才被別人發現、被解救出來。她的精神分裂症患者的父親並不說話，所以在13歲之前Genie是沒有語言經驗。

這當然是一個很悲劇的事情，但是對於科學家來說是這個很難得的機會，可以看當你在13歲之前沒有語言經驗的時候，會有什麼樣的結果？所以安排了全世界最好的教育家、語言教育家去教Genie語言，專門安排了博士生去跟蹤Genie，看她的語言能力發展。在七、八年之後，這個學生博士生畢業的時候，結論是Genie能夠說的最長的句子是兩個詞。專門有文章發表去爭論她到底說的是兩個詞還是三個詞。七、八年每天都是長期的訓練，只能得到這樣的結果。

之後Genie因為她變得很有名、有很多書、文章去講她，所以她在哪裡是一個秘密。但是她是被收養，終生她是不能夠獨立生活而且是不說話的。這就是告訴我們一個問題，這關鍵期在我們小的時候，有一些非常重要的一些能力我們必須去學習，這是為什麼我們從小的時候要學數學，如果過了這個關鍵期你不學這些能力的話，其實我們是有很大的問題。

如果是一個成人，腦子受了損傷，記憶也會出問題。我這裡想舉一個在神經科學界非常重要的例子，一個叫做海馬的腦區，如果海馬這個腦區出現問題，那麼會出現很嚴重的記憶障礙。它叫海馬是因為這個組織長的和真正的海馬很像，所以叫做海馬，很漂亮的一個結構。

有一個人叫做HM，他因為嚴重的癲癇，所以在他20多歲左右的時候，醫生把他會產生癲癇的部分腦區摘除掉了，就癲癇灶拿掉了，幾乎全部海馬都給拿掉了，人們馬上發現做完手術之後，HM這個病人他已經不再是HM，他無法形成新的記憶，在手術之前的記憶還在，沒有問題，但是新的記憶無法形成了，所以後來照顧他的新進來的護士醫生，每次見到他都必須向他自我介紹；即使你出了房間去喝了杯咖啡，五分鐘以後再回來，他就完全忘記你是誰了。

我給大家舉一個例子，Howard Eichanbaum現在是美國波士頓大學的教授，他在讀博士生的時候研究HM，他的任務之一就是每天早上開車去把HM從家裡面接到醫院去研究、做各種各樣的實驗。有一天早上Howard Eichanbaum吃早飯時候，喝了杯McDonald’s的咖啡，在那咖啡杯上印了McDonald’s這幾個字，他開車時候把這個咖啡放到前座上面車窗那邊。HM一看到這個杯子說：唉，我小時候有一個朋友，叫McDonald，然後他和我是很好的朋友，我們兩個一起打棒球，打的非常好，我們也有很多很好的故事，這是一個很愉快的交談過程。

這個交談過程結束了，HM看了窗外看了一會，回來又看到這個杯子──我小時候認識一個朋友叫McDonald的，我以前和他是一塊兒打棒球，打的非常好，我們有很好的故事……一模一樣的故事又講了一遍。然後結果結束以後，他又看了會窗外，一會兒又看見了這個杯子──我小時候有一個朋友叫McDonald，我以前……同樣的故事，又講了第三遍。講到第三遍的時候，Howard Eichanbaum就偷偷的把這個咖啡杯拿下來，放到自己座位裡面，要不然他這一路上會一直講這個故事，這是一個典型的例子告訴我們海馬多麼的重要。

HM和他的父親關係非常之好，他父親在他手術一段時間之後去世。HM每次聽到父親去世的消息，都非常悲痛，每次都處在同樣的巨大悲痛之中。所以，如果我們無法形成新的記憶，我們就不再是以前的自己了。

因為HM以及相關的一些其他腦區損傷的病人，我們現在知道我們的記憶是分不同類型的，比如說HM他的長時間記憶有很大的問題，但是他的短時間記憶，或者我剛才說的讓小鼠做或者我自己做的工作記憶沒有問題。你看剛才他是可以和Howard Eichanbaum很好地進行對話，這個時候都需要用到工作記憶的。

在長時程記憶裡面又分成“陳述式記憶”和“非陳述式記憶”。HM的主要是陳述式記憶出問題，也就是說這種可以被陳述出來的事情，不管是事實還是一個場景──我昨天和誰一塊吃飯、說什麼話呀、吃什麼東西……這些時間、地點、人物，這種“場景記憶”。海馬是很重要的，或者是“事實記憶”，對吧？“南海是中國的。”這是一個是事實記憶。

“非陳述式記憶”比如說“運動記憶”──騎自行車，這是一個運動記憶，大家都經過運動以後學會的。HM他是可以學會新的運動技能的，做的非常好、和普通人差不多，但是他拒絕承認自己學過。所以“記得自己學過”這是一個陳述式的記憶；但是“學這個動作本身”是個非陳述式的記憶。或者是一些“情感記憶”、“情緒記憶”──比如說“南海是中國的！”是吧？這就是情緒記憶。所以記憶分不同類別。

那麼記憶的核心原理是什麼呢？因為時間關係，所以我只能講很小的一部分──因為這裡有大量的工作，其實科學家做了大量的工作來問記憶是什麼原理。我們腦大概850億到1000億個神經元，這些神經元通過是一千個到10萬個突觸，來形成突觸聯繫、來進行交流。

神經元長得很漂亮，圖上左邊就是顯示了幾個神經元的樣子，你看它們長得很大的、天線一樣的形狀，就是接受輸入的地方；它們還長出很纖細的、很長的叫“軸突”的這種結構，來傳輸自己的這個信號，那麼接受這個信號的地方就叫做“突觸”。

這種突觸很重要，而且它可以被神經元自己的活動來調控──當突觸前和突觸後神經元活動按照一定的規則來運行的時候，突觸活動的強度會被增強或者減弱，而且在我們學習的過程中，這種突觸的活動增強或者減弱是可以被觀察到的，而且如果你阻止這種活動的改變，那麼會影響學習。所以人們一般認為，這個突觸的改變是我們學習記憶的核心機制。

剛才說的是單個的神經元之間的連接，而群體網絡層面，一般認為是“吸引子網絡”來解釋記憶是怎麼回事。所謂的吸引子，很簡單──碗就是一個吸引子──如果你把一個玻璃珠放到碗的邊上，一放手它會落到碗的底部，所謂吸引子的底部，那麼我們的記憶在經過學習的過程中，我們的突觸連接的改變，其實就形成了各種各樣的吸引子。這種吸引子的好處是部分信息可以提取出完整的信息。

在座更關注的可能是“學習記憶怎麼被提高”對不對？我想給大家一個好的消息，學習記憶是可以提高的！怎麼被提高呢？就是“記好多次”。這是一個非常嚴肅的結論。右邊圖這個人叫做Ebbinghaus，他是第一個嚴肅的研究記憶的心理學的一個科學家，他發現：底下x軸顯示的是我在一天之前，學習一些材料，我所做的學習次數；Y軸就是在一天之後，我重新學習又要需要多長時間。可以看到如果你學的次數越多，那麼第二天你就花的時間越少來學會，就說明你學習次數多，就記得好，對不對？所以勤奮是必要的。

還要“睡得好”，如果記錄頭皮腦電的話，那麼在人睡眠的時候，可以看到“慢波”，這邊顯示的每一個小的波動就是一個慢波，在全腦裡面是很大尺度的神經元活動。德國科學家發現，如果你在人睡眠的時候，在腦子裡面引發這種慢波，那麼可以記得更好。他實際上讓學生晚上學習外語，然後在睡覺時候去電刺激腦子，引起更多慢波，第二天早上起來問他學的詞彙還記住多少？如果你做過電刺激，那麼學得更多。我並不是建議大家晚上回去以後就電刺激自己腦子，因為你並不一定總要記住昨天晚上的事情，對吧？

我想結語是，其實在一定程度上，“我們就是我們的記憶”，更多的記憶的奧秘等待我們發現！謝謝各位！