精心编辑和修改过的内容已经由当当出版,书名《一读就上瘾的心理学》。---------------------------------------
学习记忆的历史与未来
(一)
手术室里,灯火通明。各种镊子,刀子,钳子,锯子轮番上阵,相互碰撞,似乎在欢快地歌唱着小曲。一群医生围着手术台,一片繁忙。
这可不是一般的手术,而是开颅手术,也就是把颅骨撬开,给脑做手术。做脑手术的时候,为了防止任何意外,一般都不能实施全身麻醉,都是让患者保持清醒的以随时观察手术进展。于是,会在他脑上贴满了电极随时监测变化。
手术进展顺利!
突然,负责检测大脑的一个电极检测到强烈的信号波动,预示着大脑某个神经元剧烈放电。
这立刻造成一片混乱紧张,镊子,刀子,钳子,锯子的碰撞声变大,仿佛拿着麦克风在嘶吼的麦霸。
医生们一顿忙乱!但经过各种细致周到的检测、排查,未发现任何问题,病人也是神智清醒。
手术继续...
可,几分钟后又是同一电极检测到剧烈放电!
这次,医生们没有慌张,而是静下心来,仔细观察。他们终于发现了一个规律:每当病人看到墙上的詹妮弗.安妮斯顿的海报的时候,某个神经元就会剧烈放电(明显,某个医生是安妮斯顿的粉丝)。
医院院长大发雷霆:谁把安妮斯顿的海报贴到手术室里的!医生们一个个面面相觑...
院长继续嘶吼:快去把其他美女的海报也给我找来!医生:~~纳尼?
于是,他们迅速找来各种照片让病人看:玛丽.莲梦露,电极没反应;章子怡,没放电;凤姐,没放电;布拉德.皮特,轻微放电。
经过细致的对比,他们发现:这个神经元只对詹妮弗安妮斯顿的信息放电,包括照片和名字。于是,他们将其命名为“安妮斯顿神经元”。
同时,他们还找到了一个“哈利.贝瑞”神经元!他们还顺便把这个发现发表在顶级期刊Nature上。
问题是:我们的记忆真的是以神经元为单位进行存储信息的吗?
学习和记忆一直是我们非常关心的问题。很多人想知道,外界的信息是如何保存在我们的大脑里,并且被我们记住的?这个问题上,科学家进行过大量的研究,也取得了大量的进展。尽管,我们离真正揭示它的运作规律还有相当大的距离(大约十万八千里)。
(二)
巴甫洛夫:虐狗却斩获诺贝尔生理学奖
冰天雪地的俄罗斯,气温刺骨的寒冷。如果你开玩笑朝人泼一盆水,水在中途会受冷变成坚硬的冰块,击打对方。估计你们的友谊也基本就over了。所以,俄罗斯人不玩泼水节。
消化系统科学家巴甫洛夫正在研究狗的消化功能,包括胃液的分泌,胰腺的功能等等。但一个现象严重干扰了他的研究进展。
巴甫洛夫设计了精巧的实验记录系统来研究狗的唾液分泌与调节(消化系统一部分)。这样可以测查狗每次在看见饲养员端来的食物时分泌唾液的数量,进而推理其唾液分泌调节规律,分泌越多就表示越是吃货。
但,困惑巴甫洛夫的是他发现事情出现了诡异的变化:每次实验员从很远的地方打开门进入实验室的时候,狗还没看见是谁,也看不见食物,也闻不到味道,但就已经大量分泌唾液。
难道狗想吃门?口味这么独特?这一结果直接消化系统的研究进行不下去了!
巴甫洛夫干脆一不做二不休,他要探究这到底是怎么回事。结果这一转行不要紧,他竟然因为自己的发现获得了诺贝尔生理或医学奖(1904)。
顺便说一下,巴甫洛夫打死都不承认自己是心理学家。所以心理学界就不用靠这个给自己贴金了。
巴甫洛夫发现:这只狗经过多天的观察,总结出开门和狗粮之间存在神秘的联系,虽然他没弄明白这种联系是什么,但不妨碍他听到开门声就收拾餐桌,摆好碗筷,然后分泌唾液,准备美餐一顿。
动物原来有学习能力,并且还能够准确测量!
依照这一思路,巴甫洛夫进行了系列实验,深刻揭示了动物行为的特征,将“学习”这一神秘的过程变的可以观察和测量。
远在美国的约翰.华生,将这一理论用到了人的研究和干预上。创建了“行为主义”(感兴趣的请出门左拐,查看相关章节)。
(三)
卡哈尔(Cajal):凭过硬的绘画技能斩获诺贝尔生理学奖
美丽的西班牙,四季如春。这里最适合跳着弗拉门戈,看着斗牛,喝着啤酒的小日子。但有一个倔老头却没时间干这个,他把一只眼睛贴在显微镜上,一只眼睛盯着自己的手绘稿纸,口里留着口水。
当然,流口水不是因为他听到了巴甫洛夫实验室的开门声,而是他看到了一个美妙的世界:神经元的形态。
此人就是拉蒙.卡哈尔。他可不是一般人,他11岁的时候就用自制的大炮把邻居家的大门给轰开了,原因是邻居不让他漂亮的女儿出来跟他玩。他还做过鞋匠,理发师,画家,体操运动员。他做这些风马牛不相及的职业的原因很简单:哪样挣钱我做哪样!
他后来成了一名医生,这下生活可以消停一下了吧!但他依然闲不住,于是就琢磨着做点研究。但他没钱做研究!于是,他就找了一个最不花钱的研究方向:细胞组织学--因为需要一台显微镜就能开张了。
卡哈尔仔细研究了当时的酸银染色法,然后再加以改进,使之更可靠。然后,他就在显微镜下看呀看。
俗话说,艺多不压身。因为卡哈尔曾经做过画家,他立刻成了生理学圈子里画画最好的人。这使得他的画出来的神经元结构栩栩如生,极富表现力。现在的教科书上,也都基本用卡哈尔当年画的图作来展示神经元形态。
他发现:我们的大脑层层叠叠堆砌着无数的细小神经细胞,他们不规整,有突起,有分叉。而我们的神经细胞之间就靠这些突起连在一起。他们相互联系,互相影响。
当我们要记住一个信息,就会点亮其中一些神经元,然后神经元之间相互影响,甚至会迎来神经细胞之间漫天烟花般的闪耀。
凭着过硬的绘画技能,1906年,他获得了诺贝尔生理与医学奖。
(四)
赫布(Hebb):单身派对定律与泡妞必备神器
加拿大心理学家赫布(Donald Hebb)看了巴甫洛夫的狗理论和卡哈尔画的神经元之后,心里就嘀咕:怎么把这两者联系在一起的呢?
他认为,二者是一体的。
比如巴甫洛夫的狗,它脑袋里有一个“开门”神经元,还有一个“口水”神经元,他俩本来不认识,也没联系过。但是,在巴甫洛夫这里,每次“开门”神经元兴奋的时候(听到开门声),“口水”神经元也常常伴随兴奋(吃东西)。于是,他俩就想:Wow,咱俩是不是有缘分呀!
这就是著名的Hebb法则“Fire together, wire together”!
你或许说,这一理论有什么用?当然有用,说不定可以帮你告别单身狗的生活。
现在很多单位或组织都会搞所谓的单身派对,邀请还单身的男生和女生来参加。派对中会把他们一对一地随机搭配在一起,要求他们合作完成某项活动:做游戏、搞活动、表演节目等。原本在派对前可能形如路人的人,可能通过这一过程就建立联系了。很多人真的就是靠这个走到一起的。
你看,这不就是人类生活中的赫布定律吗?
其实,你可以更积极地应用这一定律来追喜欢的女孩/男孩。
比如,你在某次活动上被小花的美貌与智慧折服,然后深深爱上了她。但是,人家小花可不认识你。在目前这种状态下,你冒然去搭讪,会显得非常突兀,基本是会给你一个差评,甚至以后都没机会了。
正确的做法是:你要掌握小花的行踪。在她每次她吃饭的时候,你都不经意创造某些偶遇。每次都尽量表现得绅士,每次给她一个微笑,但别着急搭讪。
时间久了,因为你经常出现在她的视线里,她就会把你和她的胃建立起联系。每次她在看见你的时候,胃就开始活动;或者,每次饿了,就想到你(至于是美味还是反胃就看你了)。
现在你再去搭讪,一点也不突兀。
(五)
1933年,亨利·莫莱森(Henry Gustav Molaison)小朋友走在放学回家的路上。天气真好呀!今天又得到了老师的表扬,莫莱森小朋友欢快地哼起了小曲。突然,一辆疾驰而过的自行车把他撞倒了,更可怕的是,这让他大脑受到剧烈震荡,并留下了癫痫的后遗症。
癫痫的持续发作严重影响了他的生活。在他27岁那年,癫痫已经严重到让他什么都做不了的程度,随时都有可能发作。于是,在医生的建议下,他接受了一次大脑手术。
医生斯科维尔(William Scoville)在他额头两侧钻了两个小洞,用一根金属吸管吸出了他大脑大部分的海马组织(Hippocampus)及其周围的部分内侧颞叶。
手术初看上去非常成功,因为莫莱森的癫痫发作频率迅速减少!
正当人们准备庆祝这一成功手术的时候,人们发现一个以前未曾想到的副作用:莫莱森再也无法形成新的记忆了,也就是,他再也记不住新的东西了。尽管他还能记得很多年前的事情。
莫莱森从手术那之后到他去世,生活里就只剩下一个内容:接受实验和研究。他的名字也蜕变成一个冰冷的代号H.M.。去世之后,他的大脑被切成2400片,保存在加州大学圣地亚哥分校,仍然被科学家研究。
科学家将莫莱森大脑被吸走的部位(海马)和他的行为表现联系了起来,认为海马在将短时记忆转化到长时记忆中发挥着关键作用。这一结果促使科学家将记忆与特定脑区建立起联系,大大推动了人们对记忆的认识。
(六)
20纳米的距离:不腻与不弃
卡哈尔说两个细胞会相互联系,赫布说两个细胞会因放电联系在一起,那么两个细胞是如何连在一起的?
两个恋人要相隔多远?才能既保持亲密,而又不失去自我?
答案是20纳米。两个细胞的神经突起会无限接近,正好停在相隔20纳米的位置。这样既可以保证信号的及时传递,同时又保持两个细胞的相互独立。
学习,就发生在这20纳米的距离之间。
学习会导致这20纳米距离之间信号传递效率的变化(增强或减弱)。而传递效率变化的根基是生化特征的变化(神经递质)。假设两个神经突出是A和B,A有个信息想传递给B,于是A把信息交给邮递员,他拿着信息一路小跑去交给B。但,学习的作用可以加强这两者之间的联系,比如让A不用跑,而是给他配备自行车、汽车,或飞机等等,这样可以使信息传递效率大大提高。
而,每一次学习,都是在改变AB之间的传递方式。有时候,这两个点之间的信息传递非常频繁,邮递员太忙了!我们会新建一条高速公路(新增突触)来做同样的事。
于是,问题又来了:赫布法则说两个神经元要一起活动才能建立联系。那么,这个“一起活动”该怎么理解?或者,谁负责探测这两个之间活动的一致性?
承担这个任务的叫NMDA(天冬氨酸)受体,他就像一个睡神,一般时间都在睡觉,只有当两个神经元在几乎同一时间兴奋才能唤醒他,一个不好使。
所以,这个“差不多”取决于NMDA这个睡神的反射弧长短。
如果你足够机智,你会发现:如果我们能够控制NMDA这个睡神的敏感度呢?
第一种方法,以前两个神经元兴奋的误差如果在20ms以内可以激活NMDA,我们通过调整它,使两个时间差在50ms内的都被认为同时激活,是否就可以更好地促进学习?想法很好,但这种思路是错误的!如果误差变大也能被认为是同时发生的,结果就可能把一些无关的细胞活动都联系在一起,都认为是学习。这样,大脑或乱成一锅粥。
第二种方法,如果我们增加NMDA的数量,是否会增加细胞之间建立联系的机会,或者增强细胞之间的联系?不是说NMDA只有在两个人同时叫它的时候才会醒吗!那么,现在我找十个NMDA过来,然后一起喊他们。说不定就有个NMDA会被叫醒,最少提高了叫醒的成功率。这个还真有人做过!华人科学家钱卓就让小老鼠脑中海马体(记忆相关的重要脑区)产生超量的NMDA,结果,老鼠们很快变得非常聪明了!不过,他没敢继续增加老师NMDA的含量,怕万一老鼠成精反过来统治人类。
目前,聪明药(增强记忆药物)的研发主要是走这条路线。
且,据说不久就要上市!所以,你能做的可能就是准备好钱!越多越好!