大脑记忆原理

有关人脑记忆原理的文章，陆续收集中。。。

记忆的生理本质：

 
人类大脑内在数十亿个神经细胞，它们相互之间通过神经突触相互影响，形成极其复杂的相互联系。记忆就是脑神经细胞之间的相互呼叫作用，其中有些相互呼叫作用所维持时间是短暂的，有些是持久的，而还有一些介于两者之间。

记忆的形成原理：

当一个脑神经细胞受到刺激发生兴奋时，它的突触就会发生增生或感应阈下降，经常受到刺激而反复兴奋的脑神经细胞，它的突触会比其它较少受到刺激和兴奋的脑细胞具有更强的信号发放和信号接受能力。当两个相互间有突触邻接的神经细胞同时受到刺激而同时发生兴奋时，两个神经细胞的突触就会同时发生增生，以至它们之间邻接的突触对的相互作用得到增强，当这种同步刺激反复多次后，两个细胞的邻接突触对的相互作用达到一定的强度(达到或超过一定的阈值)，则它们之间就会发生兴奋的传播现象，就是当其中任何一个细胞受到刺激发生兴奋时，都会引起另一个细胞发生兴奋而，从而形成细胞之间的相互呼应联系，这就是即记忆联系。

    (说明：短期记忆脑细胞在受到反复刺激时，并不发生突触增生，而是发生突触感应阈下降，这种下降时短暂的，所以不能维持太长时间；而惰性记忆细胞则以突触增生为记忆基础，因而维持记忆的时间较长。)

脑神经元的交互作用：
 
    神经细胞之间存在四种基本相互作用形式：
单纯激发：一个细胞兴奋，激发相接的另一细胞兴奋。
单纯抑制：一个细胞兴奋，提高相接的另一细胞的感受阈。
正反馈：一个细胞兴奋，激发相接的另一细胞兴奋，后者反过来直接或间接地降低前者的兴奋阈，或回输信号给前者的感受突触。
负反馈：一个细胞兴奋，激发相接的另一细胞兴奋，后者反过来直接或间接地提高前者的兴奋阈，使前者兴奋度下降。(多由三个以上细胞构成负反馈回路)
    由于细胞的交互作用，记忆会受到情绪、奖励、惩罚等的影响。(返回)

脑细胞的记忆分工：

   人脑内存在多种不同活性的神经细胞，分别负责短期、中期、长期记忆。
活泼细胞负责短期记忆，数量较少，决定人的短期反应能力 。这种细胞在受到神经信号刺激时，会短暂地出现感应阈下降的现象，但其突触一般不会发生增生，而且感应阈下降只能维持数秒至数分钟，然后就会回复到正常水平。
中性细胞负责中期记忆，数量居中，决定人的学习适应能力 。这种细胞在受到适量的神经信号刺激时，就会发生突触增生，但这种突触增生较缓慢，需要多次刺激才能形成显著的改变，而且增生状态只能维持数天至数周，较容易发生退化。
惰性细胞负责长期记忆，数量较多，决定人的知识积累能力。 这种细胞在受到大量反复的神经信号刺激时，才会发生突触增生，这种突触增生极缓慢，需要很多次反复刺激才能形成显著的改变，但增生状态能维持数月至数十年，不易退化。

以上三种细胞的区分是相对的，脑细胞的活性分布并没有明确的界线，相对而言是连续分布的，例如活泼细胞的活性也不是都一样的，有些活泼细胞的突触变化周其只有几秒种，而有些则达到几分种。

"记住"的本质：
 

记住 = 可回忆 = 细胞联系路径的通畅 = (细胞间的联系强度 > = 有效阈)= 细胞间显性联系。

现在记住=神经细胞间现时存在显性联系 # 以后永远保持显性联系(永久记住) (返回)

为什么要反复学习才能记住：
 

神经细胞并不会对所有接受到的刺激作出反应，只有当刺激的强度超过神经细胞的感应阈时才会激发神经细胞作出反应，通常少量的信号刺激，只能使活性细胞的感应阈下降一点，而不能使中性或惰性细胞的突触增生，因而难以保持较长的时间。

要形成有效持久的记忆，必须通过反复的学习刺激，直至相应的惰性脑细胞发生充分的突触增生而形成有效的相互呼叫作用。

为什么有时能回忆有时不能：
 

当刺激强度接近神经细胞的感应阈时，有时能够激发神经细胞，但有时则不能激发，这是因为神经细胞的感应阈具有不稳定性(受多种因素影响而忽高忽低)。

为什么有时能回忆起很多年前的细节：
 

大脑内存在数以天文数字计算的隐性联系，这种联系构成人的潜意识，隐性联系在一定的条件下可以变成显性联系，那就是当神经细胞的敏感性提高(有效作用阈降低)时，所以有时人们会能够忽然想起几十年前的陈年小事的细节。

为什么情绪不好时记忆力差：
 

记忆形成过程中的奖励能够降低细胞的感受阈从而提高记忆效率相反，记忆形成过程中的惩罚或不愉快感受则会提高细胞的感应阈从而降低记忆效率，甚至不能形成有效的记忆。所以记忆时保持良好的情绪有利于提高记忆效率反之，心神不宁或身体不适时记忆力差。

遗忘的生理本质：

遗忘就是曾经建立的脑细胞相互联系，在一定的条件下，其联系作用减弱直到其相互作用强度低于记忆阈值。

对短期记忆而言，就是活性脑细胞的感应阈恢复到较高的水平，变得不敏感；对长期记忆而言，就是惰性脑细胞的突触因为长期得不到必要的刺激而退化萎缩。

为什么会遗忘：
 

 脑细胞总是处于变化之中，当反复受到刺激时会发生突触增生，当长期得不到刺激时则会发生突触退化。所以已经建立的联系还要不时进行反复的刺激，才能保持相互作用强度超过记忆阈值，才能保持有效的相互作用联系，否则会退化失效。

人为什么要遗忘：
 

尽管人脑的记忆容量很大(达到数十亿个比特)，但毕竞是有限的，比起人类一生中所接受到的信息，人脑的记忆容量就更是难以尽数收纳。

假如有一个人过目不忘、历事不遗，那么用不了三天，这个人的脑子里就会很快塞满各种无关紧要的信息，例如每一次排小便大便的情境、吃每一粒饭时的感受、每一步走过的位置等等，其实这些信息只有在其发生后很短的时间内才有用，过后则成为无用的信息，这些过时无用信息多了，不仅占用了宝贵的大脑记忆容量，而且大大妨碍了有用信息的检索，因为每次回忆一个有用的信息，都要想起无穷无尽的枝节小事和过时迁境，如此将不胜其烦而无法过正常生活，甚至无力维持基本的生存，假如世界上出现一个过目不忘的人，那么这个人会很快死掉(历事不遗，天诛地灭)。

因此，遗忘是人类经过数万年的生存竞争，而获得的一种适应环境和自我保护的本领，是大自然赐给人类的一种更有效地使用大脑资源的宝贵本领。

记忆衰减的近似数学模型：
 

1)主公式：M(％)=100*(N1*N2)/(T^0.5)

2)各变量解释：

M=记忆信息残留率(％)

T=时间(短期记忆的时间单位是分中期记忆的单位是日长期记忆的单位是年)

N1=记忆强度(=参与记忆的脑细胞个数 * 关联突触个数)。

N2=记忆深度(=参与记忆的惰性度总和：短期记忆细胞的惰性度<=1，1<中性细胞<=10，10<惰性细胞的惰性度<=100)。

3)公式说明：

当(M>=作用阈)时，记忆有效

当(M<作用阈)时，记忆无效

记忆有效作用阈会受到情绪、健康、营养等的影响

复习就是当记忆仍未失效时进行路径的开通扩阔

由上列公式可见，当记忆深度低时，记忆的衰减速度很快。

 

为什么脑子越用越灵？
 

科学界以前均认为，大脑内的神经细元(神经细胞)不会进行细胞裂殖，在我们成年后每天都有大约十万个脑细胞死亡，脑细胞只会一天比一天减少。但这个常识于1998年被推翻了，因为研究人员发现在担负记忆重要任务的大脑海马区(hippocampal area)存在神经元的新生现象。

神经元本身确实不会细胞分裂，但是脑内有一种“神经干细胞”(neural stem cell)会分化出新生的神经元。新生神经元在脑中担负什么任务，我们还不清楚，只知道小鼠作实验时，它们与某种记忆活动过程有关。也有报告指出，猴子的大脑皮质也会出现类似的神经元新生现象。

究竟是什么促使这种新生现象的出现和控制它的进行速度？有学者基于大量的实验数据指出，这种神经元新生过程很可能和记忆活动本身有密切关系，当大脑不断受到记忆信息的刺激时，就会分泌出一些特殊的激素类物质，加快神经干细胞分化成神经元的过程。由此可见，科学研究的最新成果表明，“脑子越记越好记”、“人脑越用越灵”的说法是有相当的科学根据的。如果您真的记性不好，那么笔者介绍一种治疗健忘症的有效疗法，就是努力去记更多的内容，《状元英语》就是一间功能强大的记忆健身室。

为什么睡眠不足时记忆力差：
 

人脑的惰性脑细胞的突触增生过程必须在睡眠状态下进行，如果睡眠不足，则会严重影响人类的长期记忆力。

为什么成绩好的越好，成绩差的越差：
 

这主要是情绪对学习的循环作用，有人进行过一个著名的老鼠探迷宫的实验，把一批小白鼠分成相等数量的三组，设置三个相同的迷宫，其中第一组所用的迷宫的尽头放有食物和水，第二组迷宫里什么也没有，第三组迷宫的尽头放有一对电极，分别放三组小白鼠进入迷宫入口，第一组的小白鼠，在进入迷宫进头时得到了食物和水；第二组什么也得不到，只是一个出口；而第三组则受到一次痛苦的电击，结果，三组小白鼠学会走迷宫所需要的次数有显著的差别，第一组平均只用了三次即可会了，第二组平均要用九次才学会，而第三组根本就不能学会走迷宫。

成绩好的学生由于上一次成绩好，得到了成就感和精神上的快乐，也就是得到奖励，因而学习的兴趣大提高，越战越勇，心理负担轻，所以效果也就更好；而成绩一般的学生由于缺乏成就感和挫节感，所以成绩一般变化不大；但成绩差的学生因为上一次成绩差，造成心理上的挫败感和对自己的不认同，致使心理压力加大，大大抑制了记忆的效率，所以很容易越学越差。

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大脑记忆奥秘在上海实验室里被破译

 
发布时间：2005-04-20 来源：东方早报
 
　　人类的记忆到底在哪里？它在大脑的哪个层面存在？它是如何获得、巩固并被回忆的？昨天，41岁的林龙年博士站在华东师大上海脑功能基因组学研究所里宣布，他和美国波士顿大学的钱卓教授在世界上首次发现了大脑记忆的编码单元，这被认为是为解读人类大脑密码提供了可能性。

　　■ 记忆在哪产生？

    “我们在大脑神经元网络层面发现了记忆活动。”在进行了2年半的实验研究后林龙年说，这个神经元网络层面的首个记忆研究成果，可能会对将来人类发现大脑秘密提供一把钥匙。

    大脑中的神经元网络活动直接决定人类行为。目前世界上对人脑的研究在底层的基因分子层面和突触（神经元连接点）、神经元网络以及行为层面同步展开。

    林龙年博士与钱卓博士一起，运用最新的高密度多通道在体记录技术，以小鼠为对象进行了一系列的研究。小鼠来自中科院实验动物所，25元一只。同时，他们还从美国采购了部分转基因小鼠用于将来的比对研究。

    研究小组研制了世界上最轻巧的精细微电极推进器，把96根比头发还细得多的微电极插入小鼠的海马区域，成功地记录到了多达260个神经元的活动情况。在与记忆密切相关的大脑结构中，海马（因其形似海马而得名）发挥着举足轻重的作用，它负责将人们新的经历转化为长期的记忆。小鼠海马脑区只有半粒米大小，科学家们将实验的探测区域放在海马脑区的CA1细胞层，也就是信息的“输出层”，这里大约有紧密排列的20万至30万个神经元。

    “这一步非常重要。”林龙年博士介绍说，假如只能观察到几个神经元，就谈不上对神经元群体的编码进行分析了。而传统的方法在小鼠上只能记录到几个至20几个神经元。人类大脑是一个由约140亿个神经元组成的繁复的神经网络。迄今为止，对大脑功能的解读，就像在基因密码破译之前人们只能通过基因的表型间接了解遗传信息一样，脑科学家们目前只能通过对行为的测试来间接检测记忆的形成。技术上的突破使科学家能够通过检测大脑编码单元的活动状态直接解读大脑在学习过程中记忆的形成。

　　■ 记忆怎样产生？

　　 一个事件带来的惊恐、慌乱的记忆是怎么产生的？技术条件成熟后，科学家们开始进行情景实验收集大脑神经元的反应。“有些经历能够产生令人难忘的记忆，我们猜想大脑中会有许多神经元参与这些记忆的编码。”钱卓博士说。

　　 研究人员设计了几种新颖的行为模式来研究小鼠的神经编码，一种是在特定环境中给小鼠背部突然吹上一阵冷风。林龙年说就像武侠小说中描写的在月黑风高之夜，一阵突如其来的嗖嗖阴风会使人顿感毛骨悚然一样，小鼠对这样的刺激会感到惊恐。它的神经元活动发生变化，有的变密集，有的变稀疏。把小鼠放在特制的小电梯中做自由落体下降，如同人们乘坐的电梯突然失控坠落的过程中所获得的记忆会刻骨铭心一样，小鼠对这种极其刺激的经验也会印象深刻。

　　 实验观察发现，在海马的神经元网络中有许多神经元对这种惊吓刺激有着各种各样的放电反应，根据它们的反应特征，研究人员发现这些神经元组成了记忆编码的神经网络单元（codingunits）。更有意义的是，这些编码单元通过它们的激活状态可以把任何一种惊吓经历转化成一串二进制数字，这种数字化的编码形式使得科学家们能够对不同个体乃至不同种群动物的大脑编码活动进行直接的比较和分析。

　　 “我们认为大脑很有可能利用同样的原理来完成其他一系列的高级认知功能。”钱卓博士说。