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【Neuron】大脑不是存储记忆,它本身就是记忆

[日期:2017-07-23] 来源:新智元  作者: [字体: ]

【新智元导读】每一个感受都会激发你神经元的分子变化,重塑它们的连接方式。这意味着你的大脑其实是由记忆塑造的,记忆持续重构着你的大脑。近日在 Neuron 上刊登的一篇新文章提出了更棒的一点:记忆之所以存在,是因为大脑的分子、细胞和突触能够分辨时间。

你最难忘的记忆是什么?某次比赛里大获全胜?儿子出生?坠入爱河?不过记忆不只是记忆,对吧?追溯往事,你脑中仿佛重现了味道、颜色、乐不可支的感受,一切一切。大脑收集、联结、从毫秒级的印象中创造画面的能力,是每段记忆的基础。延伸来说,它也是你的基础。

我不是在写诗。每一个感受都会激发你神经元的分子变化,重塑它们的连接方式。这意味着你的大脑其实是由记忆塑造的,记忆持续重构着你的大脑。这种记忆形成的框架可以回溯数十年。近日在 Neuron 上刊登的一篇新文章提出了更棒的一点:记忆之所以存在,是因为大脑的分子、细胞和突触能够分辨时间。定义记忆和定义事件一样困难。

总体来说,记忆对于一个系统来说,会改变该系统未来的工作方式。

“一段典型的记忆,其实就是大脑过去某个时间被激活的部分之间的连接,又再次被激活了。”论文的作者、神经科学家Nikolay Kukushkin 说。所有动物,包括许多单细胞组织,都拥有某种从过去学习的能力。

比如海蛞蝓。从进化论观点说,你想在海蛞蝓和人类之间画一条直线有些困难。然而它们都有神经元,而且海蛞蝓也能形成某种类似记忆的东西。如果你掐了海蛞蝓的腮,那么下次你再用残酷的手指接近它时,它的腮会更快收回。研究人员发现海蛞蝓加强的突触连接和导致这种变化的分子。值得注意的是,人类神经元有相似的分子。

那么记忆是什么呢? Kukushkin 说:“神经元的独特在于,它们可以连接成千上万的其他神经元。那些特定连接,那些突触,可以通过更强或更弱的信号来调整。所以每一次经历,都有可能改变这些神经元连接的相对强度。

但是如果认为那些分子或是它们所控制的突触就是记忆,那就错了。“当你深入探究分子、离子通道的状态、酶、转录程序、细胞、突触和神经元的整个网络时,你会意识到,在大脑中,没有一个地方是存储记忆的。”Kukushkin 说。这是因为一种称为可塑性的属性,即记忆的神经元的特征。记忆,就是系统本身。

而且在整个生命之树中都有记忆的证据,即使在没有神经系统的生物中。科学家已经训练出能预测光照的细菌。Kukushkin 解释说,原始的记忆,如对海啸的反应,在进化上是有利的。他说:“有机体将过去的东西融入未来,应对新的挑战。”

人类的记忆- 即使是最宝贵的部分- 也始于细节。你幼年时,母亲的脸庞开始是作为视网膜上的光子,向视觉皮层发出信号。你听到她的声音,你的听觉皮层将声波转换为电信号——这个人让你感觉良好。这些和无数其他输入塑造着你的大脑。Kukushkin 说,你的神经元,它们的分子和塑造的突触在相关扰动发生的时候对它们进行了编码。而且,他们将所有的经验封装在所谓的时间窗口(time window)内。显然,单独的记忆并不存在

大脑将经验分解为同时经历的多个timescale,如将声音分解成同时感知的不同频率。这是一个嵌套系统,单个记忆存在于不同长度的多个时间窗口内。时间窗口囊括记忆的每一部分,你感知了事件,分子交换也就无形地发生了,于是你记住了它们——这些都囊括在时间窗口中。Kukushkin说:“在理想世界中,我们其实能够追踪每个神经元随时间发生的行为。”

也许和记忆一样,把这个项目付诸实施也是时间的问题。

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