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？為什么有長時記憶和短時記憶的區(qū)別？這是個非常有趣的問題，我從年輕時就感興趣，但一直鬧不清楚，最近看資料，稍微有點兒了解，隨便聊聊。

    其實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，因為它們很相象。

    一、大腦和電腦各有各的存儲物質(zhì)

    我們知道，電腦儲存能力極強，它是怎樣存儲的呢？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)轉換為電信號（1和0），然后再分別存儲在不同物質(zhì)上，比如磁盤、光盤。

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

    蛋白質(zhì)為什么能當存儲物質(zhì)呢？因為蛋白質(zhì)是信息大分子，若干個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短不一的項鏈一樣。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。RNA也是這個道理，也能記憶大量信息。

    而一個神經(jīng)元細胞中起碼有幾百萬個蛋白分子，數(shù)千億個RNA分子，人類大腦有上千億個細胞，所以蛋白質(zhì)的記憶量遠遠高于磁盤光盤。

    人也會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)轉換為電信號，即生物電的脈沖信號，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，也分長時記憶和短時記憶。

    我們知道，在電腦工作時，形成的臨時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。這就相當于人類的短時記憶。

    只有我們把臨時文件“存盤”，這些內(nèi)存上的電信號才能轉換成磁信號記錄在磁盤上，或變成機械信號刻在光盤上，這就成了長時記憶。只要磁盤、光盤不壞，啥時想用就能拿出來。

    人類大腦的記憶過程跟電腦也很像，只是遠比電腦存儲復雜得多，到現(xiàn)在科學家們還沒有完全搞清楚。不過大致過程還是清楚的，它可分三個階段：感覺記憶——短時記憶——長時記憶。

    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”。

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

    又比如我們聽到了一個1000赫茲的聲音，實際上是聲波與我們內(nèi)耳耳蝸中相應頻率的聽覺纖維發(fā)生了共振，于是激發(fā)出一個電脈沖，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。感覺的電信號存貯的持續(xù)時間大約在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?shù)谋扔鱽硇稳?，“感覺”信息也許相當于電腦CPU（中央處理器）的緩存中的信息，因為緩存容量非常有限，只是暫時放一下，馬上就得經(jīng)過處理轉到內(nèi)存里，否則放不下。

    四、短時記憶

    短時記憶也叫電話號碼記憶。比如我們記住一個電話號碼，過一會兒要撥打它，但過一會兒沒撥我們就忘了，除非不斷念叨著。

    如果這時忽然有另一個電話打進來，我們接完。剛才記住的那個電話號碼肯定又忘了。這就是短時記憶，它很容易被干擾給消除掉。

    據(jù)科學家研究，短時記憶在本質(zhì)上是電脈沖在神經(jīng)元的回路震蕩，有點兒像電腦的內(nèi)存，電信號在內(nèi)存的電容陣列上暫時存放著，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的，電荷在回路里來回振蕩著，運轉著，肯定會向外發(fā)射腦電波，能量很快被消耗，信號就沒了。

    人腦在思索時不斷向外發(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彎，飛行器飛行。

    如果我們反復念叨那個電話號碼，就相當于反復給回路里充電，保持住那個記憶。但如果此時忽然來一個其它的信號沖擊（比如忽然去接另一個電話），原來那個回路就不存在了。

    據(jù)研究，短時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碼是七位以下，如果再長就不容易記得住。

    如果我們想把短時記憶變成長時記憶，就得努力反復去記它，就像記單詞似的。此時短時記憶的電信號就往大腦里面?zhèn)鬟f，這個過程非常復雜，有很多步驟，并非直接把電信號傳進去，它要經(jīng)過電信號和生物化學反應的不斷交替反復，從這個神經(jīng)細胞傳到下一個神經(jīng)細胞，而且在反應中會產(chǎn)生出一系列的中間物質(zhì)。

    短時記憶要對感覺信號進行編碼，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時記憶中去。

    五、長時記憶

    據(jù)科學家研究，從電信號開始往里傳，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。這個過程不能間斷，不能被打擾，要反復加強信號和溝通。最終才能形成長時記憶，也就是形成新的RNA和蛋白質(zhì)，長時記憶就儲存在這里面。

    這個過程也很像電腦，電腦的電子信息一開始在CPU（中央處理器）里形成，可以暫時存放在內(nèi)存里，也還是電子狀態(tài)。這相當于人腦的短時記憶。如果我們想長期保存，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，就無法形成長期記憶。這就相當于人腦忽然收到干擾，短時記憶就無法轉換為長時記憶。

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

    短時記憶的容量是有限的，剛才說七位電話號碼左右。而長時記憶的容量幾乎是無限的。比如我們中國人，一般大概能記住五千個左右不同的漢字。

    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重大刺激，一個驚險事件，或者一個激動時刻，我們用不著反復復習，一下子就能記住，能直接形成長時記憶，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，動心了，就這一眼，就能把那個面容記一輩子。

    因為這個一見鍾情，能產(chǎn)生激素類的物質(zhì)，這個激素類的物質(zhì)，它有這個能力，直接穿過細胞膜，不經(jīng)過上面所說的一系列反復的反應，不需要生成那一大堆物質(zhì)，它能直接跑進細胞核膜，它能直通，像一個特使一樣，能直通兩道門，穿過細胞膜，再穿過細胞核膜，到細胞核里面，從而形成新的蛋白質(zhì)。

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

    七、記憶的提取

    大腦記憶的提取實際上也就是回憶，這個過程與電腦也很相象。

    電腦信息提取實際上是存儲的逆過程，也就是把硬盤里存儲的磁信息再重新轉換為電信息放回內(nèi)存。我們每次開機后從硬盤調(diào)出以前的文件，放進內(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換為電信息。

    電腦的信息存儲一定要有規(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存在不同的文件夾中，文件夾里面還可以再套更低一級的文件夾。存儲得有規(guī)律就好找，存得亂就難找。

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

    倘若我們的知識象一盤散沙，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。一個專家所記憶的專業(yè)知識是高度系統(tǒng)化的。讓一個棋師看一眼符合常規(guī)的棋局，然后打亂，他可以毫不費力地按原樣把棋子擺回去，這在一般人是不可思議的，但其實并沒有什么太深的奧密，只不過棋手在運用他的系統(tǒng)化了的知識罷了。

    八，記憶的遺忘

    遺忘實際上就是提取的失敗，以前存儲過的信息找不回來了。遺忘對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，裝進了新信息，對以往的舊信息也許是個干擾，東西裝得越多，遺忘得也越多。為什么小孩記憶比較好？因為腦中信息少，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。

    對大腦來說，有時即使有用的信息，但時間一長也就亂了，不好找了。甚至因為大腦的老化，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、光盤似乎能夠永遠把信息存儲下去似的，實際上也不盡然。硬盤也有劃傷出毛病的時候，甚至格式化，把所有信息都刪除了（這就相當于人腦受到嚴重損傷，出現(xiàn)失憶）。光盤時間長了，也可能盤片劃傷，塑料片變質(zhì)，信息丟失。

    還有許多情況，實際上腦中的信息還在，但因為太多太亂，沒有合適的線索連接，永遠找不到了，永遠遺忘了?？茖W家做過這樣的實驗，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。但當電刺激結束，病人又忘了。說到底，還是連接線索斷了。

    九，我有一個設想

    我為什么對人腦記憶格外感興趣？因為我長久以來就有一個設想。能不能想個什么辦法，讓我們記單詞更容易一些？比如讓短時記憶的生物電流強度增大，信號加強，讓它更容易變成長時記憶？比如有點兒像情緒性記憶，來個強刺激，一下子就記住了。

    我曾設想，用類似記錄腦電波的儀器，把短時記憶的生物電脈沖信號提取出來，通過儀器放大增強，再重新輸入大腦，這種增強了的短時記憶是不是就更容易形成長時記憶？

    最近看有關資料，我發(fā)現(xiàn)在人腦中實際上已經(jīng)有類似的機制，也許我的設想在將來的某一天會實現(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時程增強效應（ＬＴＰ）。這種效應現(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)第二段的細胞外電活動，并且在５－２５分鐘之后，這種電活動會增２．５倍。這種長時程增強效應甚至可以持續(xù)數(shù)月之久。研究者們認為，這種長時程增強效應是短時記憶轉化為長時記憶的基本的腦神經(jīng)信息加工過程。我們可以簡單地想象，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，這陣電波對神經(jīng)細胞所產(chǎn)生的刺激必然是有限的。但是，如果這一陣電波被放大，其振動的強度將會增大，對腦神經(jīng)的刺激效果自然就會更強烈。因此，海馬三突觸回路好象是一個放大器?！?/p>

    看起來，人腦中也有放大器，能增強記憶信號，保持較長的記憶。

    十、記憶以外的智力活動

    我們知道，記憶只是大腦的功能之一，而且屬于比較低級的功能。而思維則是人類的高級智力活動，比如判斷、推理、想象、創(chuàng)造等等。思維可能是人類所獨有的。高級動物也許會有一點兒很初級的判斷能力，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，比高級動物強。我自己在編程序做軟件的過程中，對電腦是如何進行邏輯判斷，如何推理這一點非常清楚。但電腦目前絕對不具備想象力和創(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，木匠設計家具，發(fā)明家搞發(fā)明創(chuàng)造，科學家發(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，也同樣是腦細胞中知識信息的提取、分析、整理過程。估計應該比記憶的過程更復雜，更抽象。尤其創(chuàng)造時的“靈感”，電光火石般的靈光一現(xiàn)，腦細胞中的電脈沖是如何運轉的？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)基礎的，一定是由生物電、生物磁，及各種生物化學反應的所產(chǎn)生的。

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

                     2014年8月18日