如何將記憶力提高千倍？不是大腦里插電線的粗魯做法

作者：吳建永（美國喬治城大學醫學院神經科學系）

在許多科幻電影中，主人公通過某種藥物可以獲得包括超凡的記憶力在內的各種超能力

很多人抱怨自己記性差，羨慕周圍過目不忘的朋友。以前四五十歲就算是老年了，記憶差點也就認命了。而現在，到這年紀生活剛剛開始，60-70歲 還算「中年」。在這種情況下，記憶減退就讓很多人擔憂了。到了2150年，人的平均壽命將達到95歲，記憶衰退將是老齡化社會的一個大問題。

大腦中大多數神經細胞不會再生，因此保存在神經網路中的記憶肯定是隨年齡減少。那麼，能不能利用技術，把記憶能力提高千倍呢？

答案是肯定的，而且你已經感覺到了：智能手機每天跟著你，留下大量的照片、視頻和語音。利用這些信息可以把早已忘得乾乾淨淨的記憶找回來。可是，這種「記憶」使用起來總覺得不那麼方便，如果我記憶差到連照片都想不起來，那怎麼辦？

下面我要討論的，就是記憶的「增強版」，真正的超級好記憶。為了討論方便，先科普一下人腦的記憶。

人腦記憶「ABC」

人的記憶分成「顯性」（explicit ）和「隱性」（implicit） 記憶兩大類。

顯性記憶就是能用語言表達的，又分成 「陳述型記憶」和 「事件記憶」。陳述型記憶的內容主要是知識，比如你背誦的唐詩。事件記憶是經歷，比如回憶前天你早飯吃的是什麼。

隱性記憶則主要是「程序記憶（procedural memory）」，比如學會騎車、滑雪、跳舞這些連續動作，以及學會的順口溜、外語 。隱性記憶一旦形成可以穩定終生，所以你在小時候學會騎車，即使日後多年不騎車，但一接觸自行車還是馬上能騎。

顯性和隱性記憶在大腦中的關鍵節點：A 顯性記憶的關鍵點是海馬體（圖中紫色結構），隱性記憶的關鍵節點是基底節（圖中綠色結構）右上角插圖標示海馬和基底節在大腦中的位置。B人腦的標本的冠狀 切面（即兩耳之間的切面，平面的位置由圖A中的虛線標示）。海馬體和基底節與大腦皮層形成高度互動的網路，把記憶儲存下來。（大腦皮層即B圖中的大腦外 圈，顏色比較深的那層）C 人腦海馬體（右）和真的海馬（左）比較，體積形狀都相似。

舉一反三，複習一下：當你在廣場上跳「小蘋果」時，用的是程序型記憶；休息的時候和昨天剛認識的大媽打招呼，用的是事件記憶。而進一步和大媽套近乎，講解股市「K線」，用的是陳述型記憶。

如何減緩記憶衰退的速度

大腦肯定隨著年齡不斷衰退，而體力和腦力鍛煉是減緩記憶衰退的有效武器。

腦力鍛煉主要靠多動腦，學習有挑戰性的新知識最有益。老年大學和退休後公益志願活動都是極好的腦力鍛煉。

雖然大腦中大多數神經細胞是不能再生的，死一個少一個，但記憶是存儲在神經細胞之間的連接點上的，一個神經細胞與其他神經細胞間有幾千個連接點。一個細胞死亡不會丟失一個記憶，而只會由於相關節點的丟失使記憶減弱，模糊。

海馬中神經細胞的局部特寫： 彩色小球為神經細胞體，拖著的尾巴是神經纖維。左上方的彩色細線是來自其他神經細胞的纖維。神經細胞通過纖維與其他神經細胞進行廣泛聯繫。海馬中有些神經細胞與幾百萬個其他細胞相連。記憶就寄存在細胞之間相互聯繫的接點（突觸）上。

而腦力鍛煉可以不斷活躍與記憶有關的神經網路，強化原有的連接點並創造新的連接點，刷新由於細胞死亡造成的記憶損失。衰退是持續漸進的，而鍛煉 也是持續漸進的補償過程。很多研究認為變老不是被動的，而是退化與對抗退化不斷相持不下的主動過程，與幼兒的發育、病後恢復非常類似，只不過發生在不同的 年齡段。

體育鍛煉與腦力鍛煉同樣重要，主要在以下三個方面：

一是增進健康，消滅高血壓、高血脂、高血糖。心血管健康大腦受益。大腦享受全身20%的供血。腦中每根血管都負責一個重要腦結構的功能，那一根堵塞都會造成嚴重後果。

第二方面是改善心理健康。人的情緒是靠大腦皮層下的神經結構控制的。這些神經結構控制人的興奮、發怒、幸福和沮喪等感覺。人年老後，難免某些神 經環路會「搭錯線」，造成各種極端情緒。極端情緒能使很多激素異常釋放，直接破壞記憶的形成。同時也壓抑免疫系統和身體修復的功能，加速衰老。運動可以有 效地讓人從這些短路的死胡同里繞出來。

第三方面是運動對增強記憶有直接作用。運動可以增加腦中掌管顯性記憶的關鍵結構「海馬體」 （Hippocampus）的血流量和體積。鍛煉者學習和記憶的能力明顯超過不鍛煉者[1]。海馬體直接處理事件記憶，戶外運動時海馬體必須一絲不苟地工 作，否則就會找不到家。由此，海馬體就得到明顯的鍛煉。另外運動時肌肉會釋放一種叫作cathepsin B 的蛋白分子，可以促進海馬體分泌更多的神經營養因子，提高記憶能力[2]。

需要注意的是，程序型記憶雖然是終生不忘的，但用年輕時的程序型記憶指揮老年的肌肉卻可能會出問題。

因為程序記憶存儲的是肌肉收縮的時間順序和強度，當肌肉關節衰退後，原來的運動定勢就可能造成錯誤，出現摔倒這樣的事故。高齡老人死亡率最高的 原因不是心血管疾病，不是癌症，而是摔倒後骨折造成的卧床。卧床對人的健康是巨大的打擊。因為站立本身需要活動大量肌肉，心血管需要根據姿態不斷調節血 壓。宇航員在太空的無重力環境與卧床相似，即使是年輕人在這樣的條件下過幾天，也會站不穩，肌肉退化，骨骼中的鈣大量流失。[3]

因此，持續的體力活動對老人防止跌倒，保持獨立生活的能力是非常重要的。

記憶與睡眠

目前神經科學流行的一種說法是「記憶兩步論」：顯性記憶需要通過睡眠來鞏固。

第一步發生在白天，人的大腦不斷處理信息，隨機把一部分日常經歷的事件記下來。一天下來，腦內很多部分（比如海馬體）就記滿了，就需要通過睡眠來擦除大部分無用的記憶而鞏固有用的部分。

第二步發生在夜間的睡眠中，海馬體會不斷地和大腦皮層共同活動，回放白天的記憶並記住其中一部分 。我們都有這樣的經驗：一覺醒來覺得昨天發生的很多事件被捋順，記得更清楚了。這展示了睡眠對記憶的作用。

在夜裡，人的睡眠有幾個循環，每個循環約90分鐘，先是淺睡（術語叫睡眠一期和二期），幾十分鐘後進入深睡（三期）最後是夢境（快速動眼期），如此循環幾次。老年人睡眠時間減少，主要是深睡的第三期變短，而損失的三期睡眠正是鞏固記憶的「黃金睡眠」期。

一夜睡眠的時相和分期 上： 睡眠分期的腦電指紋。睡前閉眼但清醒時腦電是8-12 赫茲的阿爾法波。進入第一期淺睡後腦電波變慢（西塔波）。睡眠加深到第二期時有偶爾的高波和紡錘波。深睡（第三期）以高幅度，低頻率的慢波腦電為主。夢境 時腦電與清醒時相似。下：睡眠各期在一夜間的循環。第一個小時中從淺睡，第二期到第三期，之後出現夢境。然後再進入第二期第三期。這個循環在一夜中出現幾 次。

有個著名的實驗，讓一群年輕的哈佛學生在一天里變為記憶很差的老人：

首先，讓這些學生在睡眠實驗室里，邊睡邊實時監測他們的腦電信號。當三期慢波睡眠的腦電指紋出現時，實驗人員就搖晃床，把三期睡眠破壞成淺睡。 如此一夜幾次晃床，雖然總睡眠時間沒變，但第二天測試時，結果卻十分驚人——年輕聰明的哈佛學生竟然變成了老年大學的學生，他們的邏輯能力和顯性記憶都大 大下降。而被試學生自己卻一點沒有睡眠不佳的感覺。不過，該實驗的效果是短時的，只要第二天不干擾三期睡眠，聰明的哈佛學生還是聰明的哈佛學生。這個實驗 說明了睡眠對記憶的重要性。[4]

睡眠缺乏除了影響記憶，還會明顯地有害健康。一夜失眠就會使血壓升高，增加血糖和血內的應急激素，並抑制免疫系統。良好睡眠的重要性超過一切體 育和腦力鍛煉。因此，任何年齡的人都要盡一切努力保證充足的睡眠。體育運動和規則生活可以幫助睡眠，而中老年人為了有足夠的高質量睡眠，也需要有足夠強度 的體育鍛煉。

技術讓記憶力提高千倍

說到如何用技術讓記憶力「提高千倍」，別想歪了，不是大腦裡面插電線的粗魯做法，而是維持人的尊嚴，讓技術圍著人轉。

記憶的過程是神經科學的熱門研究領域，目前雖然還有很多基本問題沒搞清楚，但很多證據表明人的記憶不是像在計算機硬碟上存照片一樣，寫一次就永久存留。與之相反，長期記憶的形成必須靠睡眠中的回放。而長期記憶形成後需要在生活中不斷地回想，然後根據回想再記入。

利用這個生理特性，技術就有了切入點：影像聲音和文字可以幫助場景回放，也就不斷刷新了儲存於神經細胞間連接點的記憶。這和人在回憶時主動刷新記憶的過程是一樣的。

智能手機讓人們拍攝了越來越多的照片。翻翻過去的照片，可讓人回想起很多過去經歷的細節，其中大部分細節是如果不看照片就永遠不可能再回想起來的。現在每人每周也許有幾十張照片。

我們常用手機在日常生活中拍照。這些照片對回憶起當時的情景有很大幫助。人們看到照片會立刻回想起很多當時的細節。但如果沒有這張照片，則這些細節就很難再被回憶起。

在不久的將來，米粒大小的無線照相機可以在眼鏡，帽子或衣領上自動地定時捕捉個人和周圍環境的照片，使個人擁有的照片數量增加到每秒鐘幾百張， 將個人的全部視覺經歷被完整地記錄下來 。同樣，其他無線感測器可以把人的聲音、動作、速度和地理位置等信息隨時存儲起來。每件衣服、每個物件上都有多個「一次性」相機和其他感測器，可以說，當 你穿戴上這些設備，你的人生就被完整地記錄了。

如此海量的圖像和信息對個人來說難以掌握，但掌握信息正是人工智慧和資料庫技術的強項。

現有技術已經能在人臉識別方面遠超過人，對語言的理解能力也能與人不相上下。照片中的所有的人臉可以被聯繫索引起來，從對話中可以分析出關鍵 字、概念串和語氣指紋等。同樣地，其他視聽信息可以提取出各種信息，如從背景音樂中提取出樂曲名字、樂隊演出的藝術特徵指紋以及播放系統的音頻指紋等信 息。

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人臉識別

這些圖像、聲音和語言文字等信息可被輕易索引，由 「個人記憶系統」 分析整理，並按需進行場景回放。其結果是使人「過目不忘」，記住每個見過一面的人，經歷過的每個地方每件事，交談過的每一句話。每當你遇見只見過一面的 人，記不清楚時，智能手機會在你耳邊告你上次在那裡見過，談過什麼，甚至這人的姓名、職務等等，讓你永遠消除似曾相識的尷尬。

在衰老進程中，腦細胞和神經線路持續地不斷損傷，海馬損傷是老年失智的主要原因。

這個記憶關鍵點的退化使記憶逐漸變得模糊而難以回想。但技術可以幫人建立一個外掛的「人工海馬」，幫人不斷地刷新淡忘的記憶，把遠期記憶從部分 損壞的神經線路中提取出來，加工修復後再存進相對完好的新線路中去， 避免前面提到的那種記憶差到連照片都想不起來的永久性信息損失。

這種記憶的拐棍能遠遠超過人類自然記憶的容量和回憶能力，讓老年人和年輕人的記憶能力不再有差別（都能100%記住），而老年人反而在記憶方面更有優勢，因為他們有更大的個人記憶庫。

社會給人主持公道

當然，把個人的經歷全部記錄下來可能會帶來非常可怕的社會災難。

電影《最終剪輯》為我們展示了記憶私有性與人類窺私慾碰撞時的災難性結果。好萊塢的擔心不是空穴來風，未來的大利益集團一定會利用個人記憶增強系統來牟利。而那時個人的選擇可能是要麼放棄個人的真實記憶，要麼放棄「超級好記憶」。

商家和騙子也一定會利用這個技術謀利。比如入侵個人記憶系統，通過篡改數據，在回放中給人洗腦，形成虛偽的記憶，達到諸如 「XX牌面膜最好用」，或 「我的房子不是自己買的，而是租住騙子甲的」 之類的虛假概念。由於這些假概念是從真概念的場景回放中逐漸篡改的，本人會完全深信不疑。

這時，只能靠社會為廣大受害人主持公道。社會公信不能靠空洞的紅頭文件來維持的，而是靠社會級的大計算機網路。每個人的個人經歷會在多個人的經 歷中相互印證，形成證據鏈。社會級的大計算機網路通過對大量個人的記錄系統進行綜合分析，從而比較容易地找出被篡改的、不合邏輯的地方，自動對受到侵害的 個人發出警報，自動監測打擊騙子商家。

可以想像，在不久的未來，人的記憶主要是存在於晶片內的，晶片中記憶的信息可以輕易超過人腦容量的萬倍。 圖像和信息一經記錄就被永久留存，並能不斷回放刷新原來儲存在腦中的記憶。

隨著技術進步場景回放將不再通過眼睛耳朵和皮膚，而是通過晶片和神經細胞之間的電線。這些設想符合神經系統的生理結構和工作原理，相當於給人腦加裝了比天然的海馬回和新皮層能力強萬倍的記憶/回放系統。

老齡化給社會，技術都帶來壓力，中老年人的心頭更是壓了一塊石頭。按20世紀的生活方式，一個老人至少需要一個青年勞力照顧。當老齡社會中老年 人超過青年人時，社會上的全部勞動力都去當護工也不夠。但是，危機總會帶來更大的機會，給技術發展帶來空間。靠基礎研究對人類生理和神經系統的不斷認識， 老齡化社會將不再是一個只能被動應對的難題。

工業革命造出超過肌肉能力百萬倍的機器， 信息革命當然也能造出幫人提高記憶千倍的機器，從這個角度出發，前景是非常樂觀的。

參考文獻

1。 Erickson et al。， （2011） Exercise training increases size of hippocampus and improves memory。 PNAS， 108 （7）： 3017–3022 http://www.pnas.org/content/108/7/3017

2。 Moon HY， et al。， （2016） Running-Induced Systemic Cathepsin B Secretion Is Associated with Memory Function。 Cell Metab。 2016 Aug 9；24（2）：332-40。 doi： 10.1016/j.cmet.2016.05.025。 Epub 2016 Jun 23

3。 見美國宇航局科普網站 https：//www.nasa.gov/mission_pages/station/research/benefits/bone_loss.html

4。 很多基礎知識和參考文獻見https：//en.wikipedia.org/wiki/Sleep_and_memory， 最近有一個非常有趣的直接實驗見 Fattinger S。， de Beukelaar TT。， Ruddy KL， Volk C， Heyse NC， Herbst JA， Hahnloser RHR， Wenderoth N， Huber R6 （2017） Deep sleep maintains learning efficiency of the human brain。 Nat Commun。 2017 May 22；8：15405。 doi： 10.1038/ncomms15405。

來源：科學大院微信公眾號

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