认知神经科学家眼中的记忆

  认知神经科学,也叫做行为主义神经生物学的爆炸性发展也给认知过程带来了完全不同的一线曙光。生物学的这个专业分支是要解释神经现象水平上的心理过程;我们在胡贝尔和威塞尔的实验中看到过一个例子,它历史性地发现了只对特别形状或者运动方向有反应的一些视网膜细胞。
  神经科学方法早已有之,至少可以回溯到笛卡儿时代。尽管他相信思维是非物质的,可是,他猜想,如我们所看到的,反射是由“活力”通过神经系统的流动引起的,正如御花园里的自动装置的移动是由水管里的水流冲动所致,而记忆是特种“大脑孔隙”扩大所致,通过这些孔隙,活力就可以在学习期间通过。同样的,一个世纪以前,年轻的弗洛伊德很自信地宣布说,所有的心理过程都可以当作神经元“可以进行数量确定的状态”,尽管他后来很快懊恼地承认,进行这样的理解时间尚未成熟。
  同样的希望却继续激发许多研究者的灵感。在过去的40年间,特别是在过去的15年间,认知神经科学中超凡的进展已经使得一些狂热者宣布,像需要、情绪和思想这样一些概念会被生物学数据所代替。一位神经科学家保尔·丘奇兰德宣布,当人类能够得到这些数据时:  
  我们在终于到来的真正充裕的框架内,将着手对内部的状态和活动加以重新考虑。我们对人们彼此之间的行为的解释会利用像神经药物生理状态、专门化的解剖学区域的神经活动,以及被新理论视作有关的所有无论什么状态。
  认知神经科学家——他们当中有些是研究过心理学的神经生物学家,还有一些是研究过神经科学的心理学家——不是在思维过程上进行研究的,而是以“湿件”中实际发生的现象进行研究的,这些“湿件”是一万亿到二万亿构成人脑的神经元。使他们发生兴趣的是像钠和其它离子作为电脉冲沿着神经元的提轴(主杆)进出的现象;神经传递器(突触中产生的化学物质,脉冲通过它进入其它神经元的联接处)的分子结构;从一个神经元带着激发或者抑制的信息跳过显微级的突触间隙,到达另一个神经元的神经传递器分子;和由不同刺激及心理活动引发的神经通道和网络。
  有些工作还带着滑稽的色彩。一位研究者在一只雄草蜢的肌肉里植入了16根微电极,以期记录其神经元在交尾期间的电脉冲。另外一些人把微电极插入蟑螂左前腿和蜗牛的足部,以测量它们爬向目标时的神经脉冲。调查者们认为这些是对“动机行为”的研究。
  在所有认知过程中,特别是在更高级的物种中,记忆是最为基本的。认知神经科学家一直在想办法辨认记忆力如何以及存储在分子水平的什么地方。下面是他们进行研究的一些办法:
  ——早在1949年,唐纳德·赫布这位加拿大心理学家就曾提出过假设,说记忆的存储是通过对连接神经元的突触的修改而形成的(这与笛卡儿的想法大同小异)。他说,突触在学习经验中反复的激发多少会加强突触,并将两个神经元连接到一种电路或者“记忆痕迹”上。赫布的假设多少在1973年得到印证,当时,一位英国神经生理学家蒂莫西·布利斯及其同事特杰·洛莫测量了一只兔子大脑中一个神经通道中的电压,然后沿着这个通道反复地施放电流,后来发现,这个通道携带有比平时更高的电压。突触已经因为电脉冲而得以加强。其含义是,这就是学习时发生的事情。
  ——也是在70年代早期,一位美国心理学家威廉·格林努夫在两种环境里饲养老鼠,一种环境里装有玩具、迷宫和其它刺激用的装置,另一种里面完全是空的。在刺激环境里面长大的老鼠长有更多的树突,因而产生了比枯燥环境中的老鼠更多的突触。后来,通过电子显微镜检查,格林努夫和一位同事实际上发现,环境丰富一些的老鼠大脑中受到影响的皮层区里面的突触数比另外一些老鼠多出百分之二十到二十五。学习生成了额外的连接;记忆痕迹多少一定在这些突触里面记录下来了。
  ——最近几年,丹尼尔·L·阿尔肯及其在国立神经及交流疾病及中风研究院的同事们对一种海洋蜗牛进行培训,以使其产生一种它平常不会产生的对光的反应。这种海洋蜗牛很快就爬向光源了。另外,当水流很急时,它会本能地展开触须,以抓到表面的东西。阿尔肯把这些反应合并起来。他们往池子里打光线,并把水搅动,因此就使蜗牛适应了条件形成——教它——使其一看到光线闪动就展开触须。然后,他发现,在这种蜗牛的某些光电接受神经元里,PKC分子,即一种对钙敏感的酶从神经元的内部转移到了膜上,它们在这里减少了钾离子的流动——这是对记忆的分子级解释。
  --在过去的30年里,詹姆斯·L·麦戈及其他研究者给学会了钻过迷宫的老鼠注射了肾上腺素(肾上腺分泌的一种荷尔蒙)及其它儿茶酷胺类神经传递器物质。肾上腺素特别引起了老鼠对已经学会的东西比没有注射药物的老鼠记忆更长的时间。通过其它研究中得出的一个解释好像是,肾上腺素的一种副产品能够克服阿片样物质,这是一组神经传递物质,它可以达到一些有用的目的,可是却会堵塞突触接受一侧的接受器。结果:更多的接受器保持张开状态,突触更高地起作用,记忆得到加强。
  对记忆和其它心理过程采取的神经科学研究办法具有很大的哲学意义。它好像给灵肉这个古老的论题一次性的划上了句号,因为它能够以物质和现象的术语解释所有的心理过程。记忆和其它高级心理过程只是一些在大脑的迷走神经和极微管道中流动着的离子和分子。
  然而,大部分认知心理学家都认为,神经现象并不能提供对认知现象足够或者有用的解释。很少有人是相信非物质思维意义上的二元论者,然而,他们强调,心理过程尽管是由神经现象构成的,但它们是这些构件组织或者多元结构的特性,而不是构件本身,就好像是说,掩蔽之所不是砖石、屋梁和薄板的特性,而是用这些东西制成的房子的特性。
  本人就是一位脑科学家的诺贝尔奖得主罗杰·斯佩里提供了另一种类比:高级心理过程就像是一只朝山下滚的轮于,滚动是由轮子“整体的系统特性”决定的,而不是由原子和由它们构成的分子决定的。
  发展心理学家杰罗姆·凯根使用了另一种类比:行星运动的优美法则显示的一些现象无法用其所从构成的原子来描述。
  另一种比喻是认知科学家厄尔·亨特说的:“我们可以从生理测量中知道,大脑左太阳穴区在我们阅读时处于活跃状态,可是,我们不能确定这种活跃状态是由读莎士比亚的著作,还是由读阿佳莎·克里斯蒂的作品时引发的。”
  最后,还有认知心理学家乔治·曼德勒说的一句话:“思维具有的一些功能与中枢神经系统中的一些功能有所不同,正如社会在某些方面起的作用,不能从单个头脑中得出的一些功能中推导出来一样。”
  大多数认知心理学家因此而相信,从记忆里面抽出的一个词,与神经元成百上千万次的发射及其结果的几百万甚或几十亿突触传递不能相提并论,可是,它却是这些发射或者传递的结构或者模式的产品。对记忆的神经生理研究虽然很有价值,可是,它不能告诉我们如何学习一些东西,如何辨认我们早先经历过的一些事物,或者从记忆里面检索出所需的一些东西——比如我们讲话时要用到的一些词。这些现象,或者副现象,不是由认知神经科学,而是由认知心理学掌握着的。
  《认知》杂志以前用的刊标就可以证明基础现象与副现象之间的差别:
  这个图案是由纸上的墨迹分子构成的,这个东西与其意义没有任何关系。在较高层的组织水平上,分子构成字母,它们本身是没有意义的符号,可是,在这里却组织起来形成“认知”这个词。可是,我们还没有完。这个设计尽管看上去像是真实的,而是三维的,可是,它却是一种不可能存在于现实世界的东西;这种似真又假的错觉是一种心理附带现象。如果可能的话,可以用墨水、字母的分子这些术语来解释,或者把它解释成视觉皮层神经元的能量发射。

大脑记忆的产生、获取、加工、删除和大脑的成长
大脑能把事物所有相关信息综合记忆、存贮的
记忆的选择性和语义记忆的形成
知识的宝藏必须存在一个经常更新的脑细胞连结之中;老年痴呆的发生。
老年人如何运用经验合理使用大脑资源
老年人生活的个性化和从大脑变化看生命的旅程