“大家想象一下,如果人没有海马体会怎么样?那就没法形成新的长时记忆了,但是我们仍然拥有短时记忆,这样我们就会变成一个活在当下的人。”

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库逸轩

中山大学心理学系教授

大家好,我是库逸轩,来自中山大学。今天和大家分享记忆和情绪的那些事儿。

首先我想问大家一个问题,你们还记得上周日的中午吃的是什么吗?这个问题好像很难。

那我换一个问题,你人生中最难忘的事是什么?可能你很快就想起来了所谓人生四大喜,以及我们共同见证的那些悲伤事件。为什么这些大悲大喜的事情让我们记忆如此深刻?这就是我们今天来跟大家讨论的。

只有5分钟记忆的“活在当下”,你想要吗?

正如我们受伤之后伤口会愈合,但之后又会很痒,你不断地想去抠它;痛苦的记忆也是一样,在某个夜深人静晚上,痛苦的记忆浮现出来,我们可能会无法入睡,严重的甚至会导致创伤后应激障碍,在精神上出现问题。这些痛苦的记忆如此难忘,那么有没有办法消除这些记忆呢?

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电影《黑衣人》

不知道大家有没有看过《黑衣人》,在这个电影中,特工会使用记忆消除术,闪光“咔嚓”一下,周围人一段时间的记忆就都消失了,不会记得刚才发生了什么。

但是另一方面,我们会发现记忆的维持是如此困难。大家试想一下,我们在课堂上会学到很多新知识。但如果不去复习,到了期末考试的时候,你对知识的记忆将会所剩无几。

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记忆是稍纵即逝的,我们需要不断地复习去巩固它。当然,我们每次复习的时间可以逐渐延长,一开始是一天,然后是一个月之后再复习,再往后是一年之后再复习,之后我们脑海中短暂停留的片段,就会形成长期记忆,变得不容易忘记。

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记忆巩固依赖海马体

为什么当你老的时候,还能想起小时候学习的知识呢?实际上,这就是大脑中的一个神奇的结构——海马体在发挥作用,海马体决定了短时记忆到长时记忆的巩固过程。

大家想象一下,如果人没有海马体会怎么样?那就没法形成新的长时记忆了,但是我们仍然拥有短时记忆,这样我们就会变成一个活在当下的人。现在大家都很时髦,追求“活在当下”的感觉。但在历史上,确实有这样一个人就活成了“当下”。

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Henry Molaison(1926–2008)

20世纪50年代,有一位病人Henry Molaison,在他去世前其代号为“H.M.”。H.M.从小就有癫痫症,发病的时候会口吐白沫,双手抽搐,这是会危及生命的。所以医生就找到了他脑中引发癫痫的位置,并将其切除,而这个地方就是海马体。

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大家可以看上面的图,右图中正常人的大脑是充实的,而左图中H.M.脑部的双侧的海马体都被切掉了,空了出来。切掉海马体之后,会出现什么问题?

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失去海马体后无法形成长时记忆,但智商正常

医生发现,他的智力还是正常的,甚至超过普通人平均的智商水平。医生让H.M.回忆小时候的事情,例如回忆某一年美国总统是谁,他都可以清楚地记得。但是H.M.没办法形成新的记忆了,他认不出给他开刀的医生和护士们,当然他可以重新认识他们,可过了五分钟后就又忘掉了。

这些故事都被写进了电影情节,比如在《记忆碎片》、《五十次初恋》中都有这样的桥段,主角需要反复去认识朋友、亲人。你可以想想,这种“活在当下”的感觉,你是否想要?

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接下来的另外一个问题是:情绪对我们又有什么意义?

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杏仁核 Amygdala

20世纪90年代,出现另一位非常著名的病人叫S.M.,她因为类磷脂蛋白沉积症丢失了部分脑区。缺失的脑区叫作杏仁核,是一块小小的区域,像颗杏仁一样位于海马的前端。

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正常对照(左)和S.M.(右)

大家可以从磁共振影像中看到,S.M.的杏仁核是缺失的,丢失了这块脑区之后,相比正常人来讲,她变得无所畏惧。很多人喜欢看恐怖片的原因是挑战自我,但S.M.不一样,她看到恐怖片会觉得有趣、好奇、兴奋,却没有绝大多数人所感受的害怕。

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S.M.丢失掉了恐惧,但是她依然拥有其他的情感。我们中国有句古话叫“七情六欲”,包括喜怒哀惧爱恶欲。医生做了测试,让她画出基本的情绪,高兴的、愤怒的、悲伤的、厌恶的、惊讶的,都没有问题,唯独恐惧画不出来。如果非要她画恐惧,她只能画出左下角这样的图像,一个小孩匍匐着,头发是竖着的,这就是她所理解的恐惧。

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缺失恐惧给她带来一些意外的特点,比如友善。一般人社交中都会保持人际距离,除非跟你最亲密的人,我们在跟其他人讲话时,总会保持一个相对的距离。我们有句古话叫“面面相觑”,但是S.M.不会有这个问题,即使是和别人面对面到极近的距离,她也不会感觉到尴尬。

缺失恐惧也给她造成很大的困扰,因为她根本不会感觉到害怕,在几次面对持刀和持枪的歹徒时,她还是无所畏惧,差一点因此牺牲了。

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我们可以看到,在基本的情绪分类里,负性情绪比正性情绪多得多。当然,不同的情绪都有它的驱动力,是我们赖以生存的模式,正性的情绪是我们做事情的动力,但是这些负性情绪也是我们进化出来的非常重要的能力。

比如恐惧可以让你远离危险,厌恶可以让你远离有毒的食物,愤怒可以建立人与人之间平等的关系,悲伤可以拉近人与人之间的距离。所以负性情绪虽然让我们不适,但是在演化过程中很重要,丢失掉哪一个都不行。

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那么,情绪如何影响我们的记忆呢?简单来说就是我们刚才讲到的两个区域——海马体和杏仁核之间的交互作用。

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举个例子,大部分人看恐怖片时留下的印象更深刻,看纪录片没有那么多印象,为什么?研究者做了一个实验,通过让被试者看一个新的影片,然后检测他能记住多少,下面右边的柱状图就是检测结果。

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我们可以看到,红色框里是先放恐怖片,再放纪录片的测试过程,这个过程中两个影片的记忆精度相差不大,且相对其他的较高。蓝色框里是先放纪录片,再放恐怖片的测试过程,其中播放恐怖片的记忆精度比纪录片高。深蓝色框里是播放两部纪录片的测试过程,这里两部影片的记忆精度都比较低。

结果显示,同样是播放纪录片,如果先放恐怖片,被试者的情绪被调动了,相对的记忆就会变得更好。

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为什么这样的情绪唤起会造成记忆增强呢?研究发现,在红色框和蓝色框的情境下,人体的海马体和杏仁核之间的联系相对来讲会更强,被试者产生的负性情绪增强了杏仁核对于海马的作用,所以让我们的记忆变得更加深刻。

我们现在知道了,情绪会影响短时记忆到长时记忆的巩固过程,也就是杏仁核对海马体的一个作用。那么回答之前的问题,在短时记忆还没有巩固的时候,情绪是否会对记忆的形成造成影响呢?这就是我们实验室所关注的内容。

第一步我们要开发出测量短时记忆的工具。大家觉得自己短时记忆的容量有多少,我们来试一试,十秒钟的时间,看看自己能记住多少个数字。

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其实这一串数字是圆周率——3.1415926535897932384。对于数字的记忆,大部分人能记住的平均数为7个,多的能记到9个,少的可能只有5个,所以这就是短时记忆容量的上限。

既然容量平均有7个,我们再来做线条测试,这里一共有6根线条,大家注意观察它们的方向。

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接下来我们来判断下,这图是否有变化?觉得有变的,是哪条线变了?

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可能绝大多数人都没有发现它的变化,其实是左下角的线条方向变了。我们可以得出,如果是图像记忆的话,我们的编码策略会受到限制,会变得更加难以记住。这时我们的短时记忆容量实际上只有4±1,我们能记住的线条朝向只有4个左右。

为什么大脑有这么多的神经元,但在短时间内只能记住如此少的信息?这是个开放的问题,目前还没有答案。研究发现,短时记忆存储的参与脑区是大脑皮层的众多区域,包括前额叶皮层、顶叶皮层、枕叶皮层等。

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额叶(左)、顶叶(中)和感觉皮层(右)

大家看到这些红色亮点的区域,就是我们短时记忆活动时激活的区域。大脑获取到短时记忆的信息之后,会通过海马体巩固回到我们的皮层,形成长时记忆。这就是短时记忆到长时记忆的巩固过程。

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那么,什么时候短时记忆容量会达到极限呢?大家可以看到,右边这个折线图就表示了短期记忆的容量变化。当我们记忆一个物体的时候,我们顶叶皮层的活动就是蓝色的折线,如果记忆两个物体,顶叶皮层活动的折线就得更大,成为绿色的线,如果记忆三个物体,激活就会进一步变大,变成红色的线,但是到了四个以上,顶叶皮层活动的折线就很难继续变大了,这时我们短期记忆的容量也到达上限,没法记住更多物体了。

这可能是限制记忆容量的一个关键因素,但是大脑活动和行为之间有没有因果联系呢?我们每天听到公鸡打鸣,看到太阳升起,但能不能说公鸡打鸣造成了太阳升起?只有当没有公鸡后太阳也不升起的时候,我们才能证明这其中的因果性。

我们做了刺激顶叶皮层的实验,来看看能不能改变记忆容量。我们最新的研究结果证明,电刺激顶叶皮层可以提高短时记忆容量,看来顶叶皮层的活动确实限制了短时记忆的容量。

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顶叶皮层决定短时记忆容量

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大家都知道选择题是简单的,填空题、简答题更难。如果我让你回忆一个知识点,请你把它写出来是不是更难?那么我们就可以再往前推演一步,记忆的精确程度是由哪里决定的?我们如何来度量记忆精度?还是刚才的测试题,这次你需要把右上角圆圈位置的空缺的线条补充出来。

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每个人回忆的精确程度不一样,如果记住了会形成围绕正确值附近的高斯分布(圆周上是von Mises分布),如果忘掉了会乱选,会形成一个均匀分布。那么,我们可以通过这种行为模式度量记忆的精确性。这种精确性度量的大脑表征在哪里?我们让被试者躺在功能磁共振里面完成测试,同时记录他的大脑活动。

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LOC的活动决定记忆的精确性

我们可以看到,大脑的枕叶区域LOC(lateral occipital complex)的活动越强,行为测出来的记忆精确性就越高。更进一步,结合机器学习的方法和功能磁共振的测量,我们可以解码出来记忆的表征曲线。

为什么要做这件事情?当我们确定了记忆的痕迹,以及记忆的表征形式,才好进一步去改变它。在动物研究当中,研究者已经可以定位记忆的细胞在具体什么位置,它的放电模式又是什么样子的。科学家也正在采用一些光遗传和分子生化的方法,尝试去改写记忆。也许,未来消除特定记忆的光,也可能会出现在人身上。

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情绪如何影响短时记忆?有了上面的方法,我们就可以去测定。我们先让被试者看一组照片,有些是正性情绪的,有些是负面恐怖的,然后让被试者来完成线条测试的任务。

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负性情绪影响短时记忆的精确性

那么我们发现,当我们记2个或者4个东西的时候,可以完成得很好,情绪也没有什么影响,如上面柱状图中Load2和Load4展示的,中、负、正性情绪的三个柱子都差不多。但是如果需要记忆的东西超过了我们的记忆容量限制,比如要记6个,怎么办?这个时候我们发现:负性情绪反而可以让被试者的记忆精确性提高。

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正性和负性情绪都能提高杏仁核活动

为什么会这样?通过磁共振的研究发现,不管是正性情绪还是负性情绪,都可以提高杏仁核的激活。

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只有负性情绪增强短时记忆表征

但是通过近红外实验数据,如果我们通过机器学习的方法来看整个过程当中记忆表征的变化,只有负性情绪可以让记忆的痕迹变得更强。

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情绪与短时记忆的交互关系

在我们的研究中,还发现情绪网络(杏仁核、脑岛等区域)对记忆脑网络(额叶、顶叶和整叶等区域)的活动产生显著影响,进而改变我们的行为。

最后我想将杜甫的事例和诗句送给大家。杜甫的一生非常悲壮,颠沛流离,经历过很多负性的情绪,但是他写的诗歌是如此的美,他的观察是如此细致。他在《春望》当中写到:“感时花溅泪,恨别鸟惊心”。

情绪会让一个人的记忆变得深刻,变得生动。我们每个人都应该学会做情绪的主人,去接纳那些看上去负性的情绪,也许它给你带来的是一个正性的改变,可以让你在某一些方面变得更强,变得更好。让我们每一个人都成为情绪的调色师,把我们的记忆涂抹得更加的生动和美好。

谢谢大家!

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来源: 格致论道讲坛