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重新認(rèn)識(shí)遺忘

 退休工程師 2019-10-30

2019724日出版的《自然》增刊“自然展望-大腦”中,有一篇關(guān)于遺忘的研究文章,讓我們對(duì)“遺忘”有了新的認(rèn)識(shí)。 

 1有關(guān)記憶的研究

 認(rèn)知科學(xué)有一項(xiàng)重要的研究?jī)?nèi)容,就是關(guān)于如何提升人的記憶能力,而遺忘被看作是記憶出了問題。艾賓浩斯的遺忘曲線提醒我們?cè)撊绾芜M(jìn)行強(qiáng)化和重復(fù),以便和遺忘作斗爭(zhēng)。

 目前,研究人員依然在努力攻克各種細(xì)節(jié),但他們已經(jīng)知道,在某一事件發(fā)生后的幾小時(shí)到幾天里,自傳體記憶(對(duì)自身經(jīng)歷的記憶)會(huì)在一個(gè)名為海馬的腦區(qū)里以持續(xù)的形式儲(chǔ)存。神經(jīng)元之間會(huì)通過突觸交流,而突觸就是神經(jīng)元之間的連接,其中包括一個(gè)能讓化學(xué)信使通過的狹小縫隙。每個(gè)神經(jīng)元都以這種方式與其它數(shù)千個(gè)神經(jīng)元連接。在名為突觸可塑性的過程中,神經(jīng)元會(huì)不停地生成新的蛋白,重塑部分突觸,比如突觸受體,讓神經(jīng)元可以選擇性地增強(qiáng)相互之間的聯(lián)系。在這個(gè)過程中會(huì)產(chǎn)生一個(gè)細(xì)胞網(wǎng)絡(luò),這些網(wǎng)絡(luò)聯(lián)合起來就能編碼我們的記憶。記憶被喚起的次數(shù)越多,儲(chǔ)存該記憶的神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)就越強(qiáng)。隨著時(shí)間推移以及不斷地回憶,記憶會(huì)編碼在海馬和腦皮層中。最終,記憶將獨(dú)立存在于腦皮層中,并在那里長(zhǎng)期保存。

 神經(jīng)科學(xué)家通常把記憶的這種物理表征稱為“痕跡”(engram)。他們認(rèn)為,每個(gè)印跡都有數(shù)個(gè)突觸連接,這些突觸連接可能分散在好幾個(gè)不同的腦區(qū),而每個(gè)神經(jīng)元和突觸都可以與多個(gè)痕跡相關(guān)。

 一百多年來,研究人員一直在探索記憶是如何形成,如何在事后幾天、幾周甚至幾年里鞏固,以便我們回憶。盡管有了上述神經(jīng)科學(xué)方面的發(fā)現(xiàn),但科學(xué)家們距離如何詳細(xì)解釋記憶的形成、記憶如何被調(diào)用等問題還是有很長(zhǎng)一段距離的。

 2.研究記憶似乎遺漏了什么

 有關(guān)記憶的研究已經(jīng)花費(fèi)了記憶研究者大把的時(shí)間,相比之下,大腦如何遺忘的研究領(lǐng)域卻罕有人至。劍橋大學(xué)認(rèn)知神經(jīng)學(xué)家Michael Anderson認(rèn)為這是一種非常嚴(yán)重的忽視。他說:“任何有記憶的物種都會(huì)遺忘,無一例外。無論是多么簡(jiǎn)單的生物,只要它們能從經(jīng)驗(yàn)中學(xué)習(xí),它們就會(huì)把學(xué)到的經(jīng)驗(yàn)忘得一干二凈。從這個(gè)層面上說,神經(jīng)生物學(xué)家對(duì)遺忘的后知后覺讓我震驚不已。”

 Ron Davis是美國斯克利普斯研究所的神經(jīng)科學(xué)家,2012年研究記憶在果蠅蕈形體記憶在果蠅蕈形體時(shí),有了一個(gè)重要的發(fā)現(xiàn)——多巴胺是遺忘的必要元素。他和同事讓轉(zhuǎn)基因果蠅對(duì)特定氣味和電擊形成條件反射,訓(xùn)練它們躲避這類氣味。隨后,他們激活了果蠅腦中的多巴胺能神經(jīng)元,觀察到果蠅很快就忘記了上述條件反射;而阻斷多巴胺能神經(jīng)元后果蠅就能保存記憶。在進(jìn)一步的研究中,他們采用了一種能監(jiān)測(cè)活體果蠅神經(jīng)元活動(dòng)的技術(shù)。他們發(fā)現(xiàn),至少在果蠅體內(nèi),這些多巴胺能神經(jīng)元可以保持長(zhǎng)時(shí)間活躍。Davis說:“果蠅的大腦在不斷忘記那些已經(jīng)學(xué)到的信息?!?/FONT>

 幾年后,一直從事有關(guān)記憶的神經(jīng)生物學(xué)研究的加拿大麥吉爾大學(xué)的認(rèn)知心理學(xué)家Oliver Hardt在大鼠身上也發(fā)現(xiàn)了類似的現(xiàn)象。

 加拿大多倫多病童醫(yī)院的神經(jīng)科學(xué)家Paul Frankland也發(fā)現(xiàn)了大腦會(huì)刻意遺忘的證據(jù)。Frankland當(dāng)時(shí)正在研究成年小鼠的新神經(jīng)元生成(即神經(jīng)發(fā)生)。一直以來的觀點(diǎn)是,只有年幼動(dòng)物的大腦才有神經(jīng)發(fā)生,直到約20年前,研究人員在成年動(dòng)物的海馬里也發(fā)現(xiàn)了神經(jīng)發(fā)生的現(xiàn)象。由于海馬會(huì)參與記憶形成,Frankland和他的團(tuán)隊(duì)猜測(cè),增加成年小鼠大腦的神經(jīng)發(fā)生是否能提高它們的記憶力?但研究得到的結(jié)果剛好相反:增加神經(jīng)發(fā)生不僅沒讓小鼠的記憶變好,反而讓小鼠的忘性更大了。Frankland認(rèn)為這是人類演化而來的一種幫助學(xué)習(xí)的特征。環(huán)境總是變動(dòng)不居的,為了生存,動(dòng)物必須適應(yīng)新環(huán)境。而允許新的信息覆蓋舊的信息能讓動(dòng)物更好地生存。

 3遺忘的意義

 多倫多大學(xué)從事神經(jīng)元連接和機(jī)器學(xué)習(xí)的研究者Blake Richards說:“我們之所以擁有汲取新經(jīng)驗(yàn)的能力,部分原因在于我們的大腦能夠執(zhí)行可控的遺忘程序。”Richards認(rèn)為,大腦的遺忘能力可以預(yù)防一種叫做“過度擬合”的現(xiàn)象。在人工智能領(lǐng)域,過度擬合指的是一個(gè)數(shù)學(xué)模型與編程數(shù)據(jù)的匹配度過于良好,以至于無法用來預(yù)測(cè)其他數(shù)據(jù)。

 同樣,如果一個(gè)人對(duì)某次事件的所有細(xì)節(jié)記得一清二楚,比如被狗攻擊的整個(gè)過程(不僅記得哪件事驚嚇到了狗,讓它開始狂吠咬人,還能記得這只狗塌塌的耳朵,狗主人T恤的顏色,以及太陽照射的角度),這種情況下,他們很難對(duì)事件進(jìn)行普適推廣,以防再次被咬。Richards說:“如果你能刪除旁枝末節(jié),抓住事物的主旨,你就可以移用到新境況中。我們的大腦很有可能特意執(zhí)行了可控遺忘,從而避免我們對(duì)自身經(jīng)歷的過度擬合?!?/FONT>

 Hardt認(rèn)為,阿爾茨海默病或許可以理解為遺忘出錯(cuò),而非記憶功能不佳。他說如果遺忘真的是記憶過程所固有的組成部分,并能得到良好控制,那么遺忘過程的失調(diào)就有可能產(chǎn)生不良的后果。他問道:“如果說這個(gè)病其實(shí)是遺忘過程過度活躍,不受控制,以至于把不該忘記的記憶也刪除了呢?”

 到目前為止,這個(gè)問題還沒有答案。但是,越來越多的記憶研究者在研究大腦記憶的同時(shí),正把目光轉(zhuǎn)向遺忘的機(jī)制。Anderson 說:“我們愈發(fā)認(rèn)識(shí)到,遺忘是一個(gè)自成體系的過程,有別于記憶的編碼、鞏固和提取?!?/FONT>Anderson總結(jié)道:“演化在記憶和遺忘的優(yōu)勢(shì)之間取得了優(yōu)雅的平衡。既兼具了永久性和韌性,同時(shí)也掃除了前進(jìn)路上不必要的障礙?!?/FONT>

 直到十年之前,大多數(shù)研究者還認(rèn)為遺忘是一個(gè)被動(dòng)的過程。沒有使用的記憶就像陽光下的照片一樣,逐漸暗淡褪色。但過去十年里,越來越多的證據(jù)表明,記憶的喪失并不是被動(dòng)的過程。恰恰相反,遺忘更像是一種主動(dòng)的過程,我們的大腦在不停地遺忘。對(duì)一些動(dòng)物(抑或是所有動(dòng)物)來說,大腦的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)并不是去記住,而是去遺忘。為此,研究者已經(jīng)把遺忘看作是整體拼圖的重要一部分。Hardt說:“我們?yōu)槭裁匆杏洃??作為人類,我們總是幻想著擁有自傳體記憶是如何重要。但是這種想法可能大錯(cuò)特錯(cuò)。記憶最根本的功能是幫助我們適應(yīng)環(huán)境。它給了我們閱歷,并不斷更新這種閱歷?!倍z忘,可以讓我們作為個(gè)體和物種不斷進(jìn)步。(pplong)

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