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重大突破:波昂科學家發現記憶之秘

2001年12月24日

記憶是怎麼形成的呢?這個千古之謎雖然還不能說完成解開了,但已經在解開之路上邁出一一大步。波昂的幾個科學家為此立下了大功。

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人到老年,記憶力為何會衰退,人的一生,為什麼能記住那麼多的事,為什麼有的人記性比其它人好。解開這個謎底的日子看來已經不遠了。圖片來源: Bilderbox

1953年8月23日,當時27歲的美國人H.M.從麻醉狀態中醒來。由於嚴重的癲癇發作,外科醫生破開了他的頭顱,取出了病灶,其中包括所謂希波區的一大部分。令醫生們吃驚的是,從此,H.M.失去了記憶能力,對小時候的事情,手術以前的事情他都記得非常清楚。但手術後發生的任何事情,經過他的腦子,就像經過一個篩子一樣,一點都留不住。剛來看望過他的人,轉身再推門進來,他會重新向此人問候,根本就不知道此人剛才來過。

H.M.至今還待在療養院裡。波昂癲癇醫院的神經學家和基礎研究科學家費爾南德茲說:「這是一種可怕的生活。但對記憶研究來說,這個病人H.M.具有無可估量的價值。」

費爾南德茲和他的同事物理學家費爾和實驗心理學家克拉沃爾一起,經過多年研究,首次揭開了腦裡的機械功能的謎。這個機械功能就像守門人一樣,對湧入大腦的訊息進行分類,分成需要保留的和永遠忘記的兩類。

在對病人大腦的測量中,波昂這幾位科學家發現,大腦裡除了那呈海馬狀拱起的希波區外,那所謂的嗅覺大腦也參與記憶過程。兩個區域的距離約為15毫米。

為了搞清這兩個大腦區域的關係,三位科學家動用了波昂得天獨厚的條件:波昂擁有世界上最大的癲癇中心。通過這裡的設施,H.M.所經歷的悲劇已經再也不會發生。他們在接受手術的病人打開的腦腔裡放入測量電極,等待下一次發病。通過這樣的測量,他們可以準確地確定病灶在什麼地方,從而可以知道這個手術會給記憶速寫帶來多大損害。

由於電極就放在希波區和嗅覺大腦邊上,費爾南德茲和他的同事們可以在病人等待新的發作期間看到記憶是如何工作的。心理學家克拉沃爾在這時候在屏幕上向病人顯示一串互不相關的詞匯,每組12個,比如「耗子」,「胃口」,「12月」等等。然後讓 病人在30秒時間內分三次從69倒數到0。數完後,如果病人還記得「耗子」這個詞,就說明這個詞被記住了。

物理學家費爾花了一年的時間來研製能夠區分大腦裡的雜音訊號的電腦程序。他在整理過程中忽然發現,在屏幕上出現一個詞後,總是嗅覺大腦的神經原活動起來,接著是希波區的神經原活動起來。每當兩個區的神經細胞絕對同步地活動時,這時給出的詞匯就被記住了。這種同步活動是以近40赫茲的頻率在所謂的嘎馬振蕩區裡發生的。而通過了希波區和嗅覺大腦的詞匯,但這時沒有同步的活動,這個詞就沒有被記住。這樣一來,不問病人也已經能夠知道,病人記住的是什麼詞匯。

費爾南德茲解釋說,這種階段同步作出決定,關於種種事情的談話是否由工作記憶翻譯成一種長期的形式。人們如果碰到了一個見過的人,新的訊息就會啟動大腦,同步地調出舊的儲存。

前幾年,科學家們已經發現了一次這個同步40赫茲振蕩機械的存在,即大腦在處理視覺刺激時會產生這麼一種物理現象。「但同步現象在記憶過程中也被利用,這是全新的認識,」費爾南德茲說。

人們知道,那些記憶天才們善於把畫面、歷史等結合起來。波昂的實驗解釋了這個問題,腦子裡參與記憶的區域越多希波區和嗅覺大腦的電子活動就越激烈。

科學家們還發現,如果記憶與喜悅、恐懼或激動這些感覺結合起來,這時的記憶就特別深刻。在希波區和嗅覺大腦之間的「瓶頸」上方,在大腦的兩部分中有一些杏仁狀,即人們所知的感覺的位置。如果在希波區和嗅覺大腦正在處理訊息時,從感覺核那裡給這兩個區傳來訊號,更能造成那種所謂的「守門人」現象。

著名的美國麻省技術研究所腦研究專家華格納在12月號的專業刊物上,稱波昂這幾位科學家的發現是「記憶研究中的里程碑」。