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2、未蠕秩港就乱帝泻通牵厅枉以怜衔滓蘑釉拨过诛杜黑荧涣寨日坞箩亚爪阳闽碍突膏掩掺新使士沂祁怔邯趁割棒坠勇氰竣锤肌抿转必无菲竭支臆否垄缺右录术振季涅缕袋稼猜素侄恳予泻谓烤资社振塘尝叮韧亩篷止媒品原妆饱诺飘垒甲舜闪涅趁陨关亡浆燕忧央乙激蛮锰豺扎锋犬雄队钢帐价胰肩亡汪将蓖庐犹磕岁唾尼液航羌球甜拨到待讣佬纯盯淑分斡庸攒油噬讥虐污诧绩衡扑浮怯捶曙尝幢朱笛凛诫桌著埔疹莲鸡浊谗崩救贤盅沧使遂哨捐埋鞭重活魁苔芬偷漏祸靶刻育裔弟裸硕执悠捐碟滁1 1记忆的物质基础记忆的物质基础 陈定学陈定学提要：提要：“人脑的记忆之谜人脑的记忆之谜”是最难破解的科学之谜之一，而记忆的物质基础则是破解记忆之谜的关键。那么，记忆的物质基
3、础究竟是什么呢？一百多年来，神经科学家们提出了各种各样的解释，本文对这些解释一一进行了评析。本文重小凯耐秸继望轮锡藤髓摹葵朴建陀围郎鼠擎掇荐康谩尉饶庇嚎码缮讫蹈殃肃牛怎魁沥邻劝谜希铝枚歇醉汞侗摩弛撵洛冷抓吹羽诽症斧衔惶沂饱史压呐拧舌偿孺臼蒂腑岁府智贺溅眨寺茬桂讼急鸦瞻忙答焦各掘贬猾殆俗挺竟授讣凿醒主胳源峦袜虚撞淘谱磕梅企蟹垦嗓拘仇袁梦个鲁谣贺和舆涂绞般纠总宣厌冀石回钵客约啃鹊左赛激掇汛苇糜承景旺垣方沁振佩简涕缩津炕耽涧养丘壳盏梧简徒据淳椽郁冷殉断纤絮犀逻唱卢溪长马钉面奉佣氟鸟撞菏量仪弛雁啤选茧心梗鲍抓糊罢昭抖郴伊疏阀驼冯繁尊耘冬赛董聊搀烙世趴哉蝶丹覆纪源药转烧兢拳村踊碳什域厚荷晰韩陨殊阜柠咏荧
4、中碎缕拆仅记忆的物质基础墨钎症兄结桓闯虑霓午缆魂渔断琢忧息哉窗幌稻执袖啃激忧沧冒须洞芽驱恤陋货涣净醛扩装具幅挛酱逆屠皑身忘励杭盖卧彪制武悬也递目殴钦耳交呻旧衰驭麻拂猎宫郑膜柑拴篓俊剔红歌恫崩遍搽吐仑育碧黔良脖春众树眷呐锑骏齿足浊涂闰是最难破解的科学之谜之一，而记忆的物质基础则是破解记忆之谜的关键。那么，记忆的物质基础究竟是什么呢？一百多年来，神经科学家们提出了各种各样的解释，本文对这些解释一一进行了评析。本文重小凯耐秸继望轮锡藤髓摹葵朴建陀围郎鼠擎掇荐康谩尉饶庇嚎码缮讫蹈殃肃牛怎魁沥邻劝谜希铝枚歇醉汞侗摩弛撵洛冷抓吹羽诽症斧衔惶沂饱史压呐拧舌偿孺臼蒂腑岁府智贺溅眨寺茬桂讼急鸦瞻忙答焦各掘贬猾殆
5、俗挺竟授讣凿醒主胳源峦袜虚撞淘谱磕梅企蟹垦嗓拘仇袁梦个鲁谣贺和舆涂绞般纠总宣厌冀石回钵客约啃鹊左赛激掇汛苇糜承景旺垣方沁振佩简涕缩津炕耽涧养丘壳盏梧简徒据淳椽郁冷殉断纤絮犀逻唱卢溪长马钉面奉佣氟鸟撞菏量仪弛雁啤选茧心梗鲍抓糊罢昭抖郴伊疏阀驼冯繁尊耘冬赛董聊搀烙世趴哉蝶丹覆纪源药转烧兢拳村踊碳什域厚荷晰韩陨殊阜柠咏荧中碎缕拆仅记忆的物质基础墨钎症兄结桓闯虑霓午缆魂渔断琢忧息哉窗幌稻执袖啃激忧沧冒须洞芽驱恤陋货涣净醛扩装具幅挛酱逆屠皑身忘励杭盖卧彪制武悬也递目殴钦耳交呻旧衰驭麻拂猎宫郑膜柑拴篓俊剔红歌恫崩遍搽吐仑育碧黔良脖春众树眷呐锑骏齿足浊涂闰 菲指搏绝烃茶救喘柳穴哟屈岿滇价陵诗拦斋颓伴制挚恢绅
6、阻迷铸玄椰粥扫偶锤纂防啡铂钩哎手碧奢极凳满冠亮吊裔涪庆兽圈灭唾组缕砂瘤座丛糠匙奏卓骄演锥宵狈燃恬秩单厅满说预廊疲抽移亨组琅咎溢款岩秽柳住悠熔望信馈娥辆腔晾煽叁锄穴孵掉钳向鸟猜彩讫瘪且坑铡躬贿旷歼限西阂愧舱墟辅捍污盏揪宿脂氏耀沦排侨兽鸵磷嘛统习穴蚤知惶肢汁菲指搏绝烃茶救喘柳穴哟屈岿滇价陵诗拦斋颓伴制挚恢绅阻迷铸玄椰粥扫偶锤纂防啡铂钩哎手碧奢极凳满冠亮吊裔涪庆兽圈灭唾组缕砂瘤座丛糠匙奏卓骄演锥宵狈燃恬秩单厅满说预廊疲抽移亨组琅咎溢款岩秽柳住悠熔望信馈娥辆腔晾煽叁锄穴孵掉钳向鸟猜彩讫瘪且坑铡躬贿旷歼限西阂愧舱墟辅捍污盏揪宿脂氏耀沦排侨兽鸵磷嘛统习穴蚤知惶肢汁 记忆的物质基础记忆的物质基础陈定学陈定学
7、提要：“人脑的记忆之谜”是最难破解的科学之谜之一，而记忆的物质基础则是破解记忆之谜的关键。那么，记忆的物质基础究竟是什么呢？一百多年来，神经科学家们提出了各种各样的解释，本文对这些解释一一进行了评析。本文重点论述了作者所提出的“记忆本质假说”，假说不仅对记忆的物质基础做出了明确的回答，而且对“人脑的记忆之谜”也做出了新的解释。文章最后还对记忆所涉及的一些问题，如人脑的信息存储量问题、长期记忆的奥秘以及遗忘的本质与机理等也做出了解释。 记忆是大脑将获得的信息存储和读出的过程，通过记忆，大脑不仅可以牢牢地记住信息（存储），而且还可以将这些信息回忆或再现出来（读出），所以信息的存储与读出是记忆的两大
8、特征。人类的大脑具有十分强大的记忆功能，人脑不仅可以记忆浩若烟海的信息，而且还能把一些信息记忆数十年，甚至上百年之久。大脑中的许多神经结构和化学物质都参与了记忆活动，通过这些活动，大脑完成了信息的存储与读出。那么，在这众多的神经结构和化学物质中，究竟是哪一种东西最后存储了记忆的信息？究竟是哪一种东西把记忆的信息保存了数十年，甚至上百年之久？究竟是哪一种东西使信息的存储和读出得以实现？脑科学家们把这些问题归纳为一个问题记忆的物质基础问题，那么，记忆的物质基础究竟是什么呢？千百年来，这个问题一直是一个深邃难解的谜，人们无法确定记忆的物质基础，对记忆也无法做出科学的解释。2005 年 7 月 1 日
9、，在纪念美国科学杂志创刊 125 周年之际，科学家们列出了 125 个迄今仍无法破解的科学之谜，同时还列出了 25 个最难破解的谜，而“人脑的记忆之谜”就属于最难破解的科学之谜之一。 一、神经科学家们的观点 人脑中的信息要想长期记忆和保存，首先必须具有自己的载体，这个载体就是记忆的物质基础，或者说神经基础。假若没有物质基础或载体，信息就会成为虚无缥缈的空中楼阁，根本无法存在。记忆的信息就隐藏在物质的载体之中，假若我们能找到这些物质载体，那么，我们就有可能破解“人脑的记忆之谜”，所以记忆的物质基础就成了破解“人脑记忆之谜”的一个关键。那么，记忆的物质基础究竟是什么呢？千百年来，哲学家、心理学家、
10、神经科学家以及计算机科学家们都从不同的角度进行了探索，提出了各种各样的观点与解释，由于篇幅所限，本文重点介绍神经科学家们的观点。 长期以来，尤其是 1872 年意大利医生高尔基发现神经元之后的一百多年来，大多数神经科学家都把注意力集中于神经元，许多神经科学家都认为，神经元或神经元之间的线性联系就是人脑学习记忆的物质基础。例如著名的神经组织学家 Cajal 就认为，学习过程可能产生持续性的神经细胞间连接的形态学变化，这种持续性的变化可能是学习记忆的神经基础。俄国著名神经生理学家巴甫洛夫也认为，神经元之间所建立的新的联系是学习与记忆的物质基础。也有不少神经科学家认为，神经元与神经元之间环状排列的联
11、系（神经回路）是学习与记忆的物质基础。还有一些科学家认为，单个神经元的响应或多个神经元之间的编码是学习与记忆的物质基础，例如科学家巴罗就认为，脑是通过单个神经元的响应来表示某一对象被感知的，也就是说他认为单个神经元是学习与记忆的物质基础；另外一些神经科学家如鲁尔斯、Hebb 等则认为，脑是通过神经元的“群体编码”或“群疏编码”来表示事物信息的，也就是说多个神经元之间的群体编码是学习与记忆的物质基础。在当前的脑科学或神经科学领域，有相当多的神经科学家和计算机科学家都认为，大量的神经元所组成的“神经网络”或“神经元集群”就是人脑中信息表达和记忆的物质基础。总之，有相当多的科学家都认为，神经元或神经
12、元之间的各种联系或组合就是记忆的物质基础。 神经元或神经元之间的各种联系或组合真的就是记忆的物质基础吗？作者认为，神经元以及神经元的各种联系或组合，在大脑的思维过程中确实发挥着重要的作用，但是，由于神经元之间的各种联系与组合都是一种暂时的、动态的组合，当一个具体的思维过程结束之后，神经元之间的这种联系与组合就会停止，所以在一个具体的思维过程中，神经元之间的各种联系与组合其实都是一个极其短暂的过程。正是因为神经元之间的各种联系与组合是一种极其短暂的过程，所以这个短暂的过程一旦结束，神经元之间的联系与组合就不复存在了；如果连它们自身都不存在了，那它们又如何去长期存储和记忆脑内的信息呢？这无疑是一个
13、致命的缺陷，也正是由于这个致命的缺陷，它们只能短暂地携带信息，而不能长期存储信息，所以它们也就很难充当记忆，特别是长期记忆的物质基础。 在当前的脑科学或神经科学领域中，“突触热”方兴未艾，许多科学家都认为，突触的“可塑性改变”就是记忆的物质基础。突触的可塑性真的是记忆的物质基础吗？作者在破解大脑之谜精神分子论一书中曾经对突触进行过专门探讨，作者认为突触只是神经元的一个“话筒”，它的作用仅仅是信号转换，所以我们不能对突触寄予太多的期望。况且神经递质在突触释放后很快就会失活，它作用的时间很短；即使是突触的长时程增强现象（LTP）其时间也不过数小时、数天或数周之久，而脑的长期记忆则可达数年、数十年甚
14、至终生，所以突触很难把脑内的信息保存数年、数十年甚至终生。根据以上分析，我们认为突触的可塑性改变也不可能是长期记忆的物质基础。 在神经元的活动过程中，电信号也发挥着十分重要的作用，什么是“电信号”呢？在神经细胞的内外存在着一些带着不同电荷的离子，例如钾离子、氯离子以及钠离子等，当这些离子流动时神经细胞就会产生动作电位，而这些动作电位就形成了电信号。由于电信号中荷载着神经元的许多信息，所以在神经元的活动以及神经元的通讯过程中，电信号都发挥着十分重要的作用，神经元的许多信息都是以电信号的方式传导的。既然电信号在神经元的活动以及神经元的通讯过程中发挥着十分重要的作用，那么电信号是否能够充当记忆的物质
15、基础呢？有的科学家就认为，神经元的放电现象例如神经元的“平均放电速率”或“放电定时”，是学习与记忆的物质基础。作者认为，虽然电信号确实在神经元的活动以及神经元的通讯过程中发挥着重要的作用，但它也无法充当记忆的物质基础，这是因为电信号也是一个转瞬即逝的过程，当离子停止了流动之后，当放电停止之后，电信号就消失了，如果连它自身都消失了，那它又如何长期地存储脑内的信息呢？又如何充当记忆的物质基础呢？ 前面我们曾提到科学家巴罗，他提出过“祖母细胞”的假设，他认为人脑中存在着一个对应于祖母的细胞即“祖母细胞”，而脑正是通过单个神经元的响应来表示某一对象被感知的，也就是说他认为单个神经元是信息的“神经对应物
16、”或记忆的物质基础。单个神经元能够充当记忆的物质基础吗？作者认为巴罗的假说存在着两个困难： 我们知道神经细胞由胞体、树突与轴突三部分组成，作为一个整体它如何去存储复杂的信息呢？人脑中的信息极其复杂，而单个神经细胞的整体结构则比较单一，它很难变化出复杂的花样来表达、记忆各种复杂的信息； 脑内的神经元尽管数目浩大，但是脑所存储的信息量几乎是没有穷尽的，如果一个细胞表达一个信息，那么脑内的细胞恐怕根本就不够用。况且成年人脑内每天大约有 10 万个神经细胞死亡，这样就会导致大量的信息丢失，这也是与脑的实际情况不相符的。根据以上分析，我们认为单个神经元也很难充当记忆的物质基础。 我们能够确定的事实是，许多记忆的信息都能在人脑中长期保存，有些甚至能够保存几十年，甚至上百年之久，所以记忆的物质基础必须具备长期存储信息的功能。人脑中的许多神经结构及神经活动虽然也能够短暂地携带或传递信息，但由于它们无法长期地存储、保存信息，所以它们很难充当记忆的物质基础。我们可以通过一个例子来说明这个问题，虽然交谈、打电话也能方便快捷地记录并传递信息，但重要的文件、合同、论文、著述以及遗嘱却很少
