1 记忆回忆在相对微观上的一些特点

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1 记忆回忆在相对微观上的一些特点

1.1同时或先后兴奋的神经通路
对生物来说,由于一般情况下,同时或先后产生的刺激之间的关联性最大,为了反应这种关联性以适应环境,同时兴奋或先后兴奋的神经通路之间应能建立有效记忆联系(适者生存),而且这种记忆联系方式不仅能使同时与先后刺激之间建立记忆联系,也能通过回忆,选择性的使不是同时或先后发生的刺激先后兴奋,从而使它们之间建立记忆联系。如果非同时或先后兴奋的神经通路间也能建立有效的记忆联系,那么我们的记忆便没有了选择性与特异性(因为所有的刺激之间都能建立有效的记忆联系),回忆也就会没有选择性与特异性,我们便不会对环境刺激做出适当的特异反应。如果只有非同时兴奋的神经通路之间建立记忆联系,那么神经通路的兴奋就无法反应环境刺激的关联情况。因而生存适应要求有效的记忆在同时或先后兴奋的神经通路之间建立,而不在其它的神经通路之间建立。(比如一般情况下,狮子走路对其它动物产生的视觉形象刺激与走路时发出的声音是同时发生的,如果某动物的记忆不具有上述的同时及先后性,则不能方便的使狮子的形象与走路发出的声音建立有效的记忆联系,而可能将狮子走路发出的声音与其它的动物的形象建立记忆联系,显然不利于生存。)
这种记忆特点是神经元及其突触的兴奋记忆特点决定的。下面就论述这种记忆特点产生的机理。
对突触来说,某突触兴奋的越强,则表示这个突触后膜放电频率越高,则突触产生的记忆越强,今后也越易诱发兴奋。突触的兴奋能力,与突触前的兴奋能力,及突触后膜的可兴奋性密切相关(可兴奋性越强指突触前膜释放的递质越少的情况下,仍能诱发突触后膜的动作电位)(这应能找到相应的实验资料)。
1、突触后膜产生的记忆越强(越容易被突触前膜兴奋),则今后突触的可兴奋性越强。
2、突触后膜受到的易化越强则其可兴奋性越强。
3、突触前膜的兴奋越强,则突触的可兴奋性越强。
从生存适应的角度来讲,如果那些越重要的刺激越能带来兴奋,越能在突触产生记忆,那么这些刺激越能被回忆,生物也就越能适应环境,这就要求对兴奋性突触兴奋的越强,产生的记忆相对越强。
 对神经元来说,当突触后膜所在的神经元兴奋时,突触后膜会受到强的易化,而突触后膜所在的神经元没有兴奋时,一般情况下,它受到的易化较弱。突触后膜所在的神经元兴奋的越强,突触后膜受到的易化越强,可兴奋性越强。
b、c、 b’、 c'分别代表相应的神经通路群。
c中的某神经元(用cn表示)有一突触m,前膜是b的传出纤维的末梢构成,后膜是由cn的细胞膜构成。
当b、c之间没有直接的兴奋性记忆联系,而b先兴奋c后兴奋时,b兴奋后(b兴奋时,c也应受到b以外的其它的因素的易化,也就是说m也可能受到其它因素的易化),当c开始兴奋而b开始被抑制时,b仍会有兴奋性传出冲动到达c,也就是说会有大量的“m”突触的突触前传入冲动,而突触后所在的细胞开始兴奋,从而使突触后膜的可兴奋性大大增强,这时在突触前膜传人冲动的共同作用下,这些“m”就更易兴奋并建立记忆联系,在宏观上表现为b与c便能建立有效的记忆联系。
 同时兴奋的(b、c)神经通路间能建立起相互兴奋的记忆联系(机理与b与c先后兴奋的机理相似),而且b与c兴奋的越强,则记忆联系越强。
而当b、c不同时或先后兴奋时,众多的“m”受到的多方(指b方面与c方面,也就是说,或者b没兴奋突触前膜无冲动传入,或c没有兴奋,突触后膜没受到c的易化)的易化会较弱而不易被兴奋,也就不易产生强的记忆,在宏观上表现为b与c之间便难于建立有效的记忆联系。
如图:图是突触m,①为神经元bn的神经末梢是传入突触。②为突触后膜属于神经元cn。Bn属于神经通路群b。cn属于神经通路群c。
 

 

  1. 当突触后膜受到易化而突触前膜有冲动传入时,m兴奋的可能性大。
  2. 当仅有突触前膜冲动传入或突触后膜受到易化,m兴奋的可能性小。

当b、c同时兴奋或b先兴奋c随后兴奋时(b、c先后兴奋),m的易化属于1情况。m兴奋的可能性大。
这种记忆联系的特点,使我们的记忆能与环境刺激相适应。
1.2为何只有兴奋性的
等效回忆要求回忆时兴奋的神经通路就是记忆时兴奋了的神经通路。
先举例说明等效回忆,比如你看到小王的形象(刺激B)回忆起它的名子(b),与通过其它的某事(M)回忆起小王的形象(b’)然后再回忆起他的名子(或与小王相关的其它事件e),其效果相似。看到小王的形象(B到b)所进行的回忆与通过其它的某事(M到m)回忆起小王的形象(b’)所产生的回忆很多情况下具有相似的效果,我称它们为等效回忆。等效回忆是我们进行复杂回忆的基础。
根据结构与功能的关系,这种等效性要求b与b’包含的神经通路相似,并且它们被刺激后的兴奋状态相似。(有实验证明兴奋后神经通路建立了记忆联系在回忆时兴奋的神经通路与记忆建立时兴奋的神经通路相似。)
假设我们的记忆由基本的记忆单元组成,而对一个记忆来说在基本单元大量丢失后,这个记忆便不能称为这个记忆。这种假设要求基本记忆单元之间的记忆联系是兴奋性的,即使有抑制性的也是可忽略的,否则我们回忆的便不是记忆的内容。下面就讨论为什么是兴奋性的。
 
 

 

小王的名子所对应的神经通路e或其它通路等

小王形象对应的神经通路b, b’

你的大脑

某事对应的神经通路m

小王的形象B

其它的某事M

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
  
两个对象刺激中枢建立记忆联系后,再从一个对象要回忆兴奋另一对象,如果广泛存在抑制性的记忆的基本单位是非常困难的。比如:用A、B两群记忆的基本单位的兴奋分别对应两个对象的刺激兴奋。A、B分别包含A1、A2、A3、A4、B1、B2、B3、B4几个记忆的基本单位,如果A1、A2是抑制性的,而在A与B建立记忆联系后,A兴奋后A1A2对B包含的进行了记忆的基本单位进行了抑制,在大脑中存在兴奋干扰、遗忘和其它的一些影响的因素的情况下,很难使B兴奋。但如果没有抑制性的,兴奋联系建立时兴奋的记忆基本单位,在回忆时也会兴奋相同或相似的记忆基本单位。
1.3回忆兴奋的是记忆时兴奋了的
如果回忆的内容(兴奋的神经通路)不是记忆时所兴奋的内容,以等效记忆的例子为例,A、B、C(所对应的神经通路分别为a、b、c)分别代表三个刺激对象,当它们建立记忆联系后(a﹑b﹑c之间建立了记忆联系)如果回忆时所兴奋的神经通路不是记忆时所兴奋的,则由A回忆起B时所兴奋的神经通路不为b,将这一神经通路定义为b',由B能回忆起C,兴奋的神经通路定义为c',也就是说b'兴奋c',而它们之间什么时候建立的记忆联系哪?
当A、B、C之间没有记忆联系时,a、b、c之间,a'﹑b'﹑c'之间也没有记忆联系。但当A、B、C之间建立记忆回忆联系时a、b、c之间建立了记忆回忆联系,而a'﹑b'﹑c'之间由于没有兴奋而没有建立记忆联系,也就是说b'不能兴奋c',前后结果相矛盾,也就是说回忆时所兴奋的神经通路就是记忆时兴奋过的神经通路。这是有实验证明了的。
如图:神经通路群b、c、 b’、 c',它们之间不存在记忆联系,不存在兴奋性联系。
1、如果回忆时兴奋的神经通路,不是记忆时兴奋了的神经通路,则在b与c建立记忆联系后,由刺激B回忆C时,兴奋的不是c而是c'。
2、在b与c都兴奋并建立记忆联系时,b’与c'没有兴奋也没有建立记忆联系,c'即没能与b、c也没能与 b’建立记忆联系。 那么在随后的回忆时,刺激B带来b或b’兴奋,它们都不能使c'兴奋。
显然1、2的结论相矛盾,因而回忆时兴奋的神经通路应是记忆时兴奋了的神经通路。
 
 
 

c'

b’

C、b、b’与 c'没有建立过记忆联系

 
 
 
 
 
 
 

 
一记忆是由刺激产生,将刺激信息、相应记忆信息及对应的神经通路不断划分,所能得到的最小单元,我们称为记忆的最小单元。比如,理想情况下,视角图形的最小单元可认为由具有方向的小线段组成。这些小线段不可再分,可认为是记忆的基本单位。可由它们组成完整的图形。
对于记忆的基本单位,等效回忆要求,对一个图形对象进行记忆时兴奋的是哪些单位,回忆这个对象时兴奋的也应大概是那些基本单位。遗忘会带来回忆的记忆的基本单位的丢失。如果组成b'的记忆的基本单位到组成c'的记忆的基本单位的传出兴奋存在特异性的抑制的则必然影响组成c'的基本记忆单位的回忆,会带来相应的记忆信息丢失,抑制越强越多则丢失的越多。生物的记忆基本单位之间都是兴奋性关系时,相对于记忆的基本单位之间存在特异性的抑制情况的生物,其记忆能力更强。
高等生命的神经系统是不断进化发展完善的,它们对外界刺激的记忆与回忆能力也是不断发展完善的。高等生命的记忆能力应有限,且在记忆能力影响生存的情况下(更能记住奖惩与环境),记忆的基本单位之间都是兴奋性关系会更有利于生存,更能被生存选择。所以,生存竞争可能使记忆的基本单位之间都是兴奋性关系,即使有特异的抑制关系存在,也是有限的可忽略的。
图解如何具体的影响的。特异性抑制
如图:BK是包含于b的基本记忆单位(神经通路群),CK是包含于c的基本记忆单位(神经通路群),BK到CK的纤维联系是特异性的且是抑制性的。b与c曾经建立记忆联系。当b兴奋时应能使c兴奋而产生回忆,但由于 BK抑制CK(相对于BK兴奋CK的情况),使CK不易被兴奋,从而CK所对应的记忆单位在回忆时容易丢失。
 
 

BK

CK

BK抑制CK

b兴奋c

 
 
 
 
 
 

 
小结
生存竞争使高等生命的神经系统的记忆具有:1、记忆联系在同时与先后兴奋的神经通路之间建立。2、回忆时所兴奋的神经通路基本上是记忆时兴奋过的神经通路。3、记忆的基本单位之间都是兴奋性关系,即使有特异的抑制关系存在,也是有限的可忽略的。
种种迹象表明,记忆的基本单位由记忆柱组成(比如视角中枢的记忆柱与记忆的基本单位之间的关系),同时也有证据表明皮质记忆柱之间的特异的纤维关系是兴奋性的。
以上种种理由让我们假设皮质垂直柱只有兴奋性的。如果以皮质垂直柱做为记忆的基本单位的组成成份,则记忆的基本单位之间的记忆联系也必然是兴奋性的。
  虽然现在我们并不能完全证明皮质记忆柱只有兴奋性的,但当我以记忆柱只有兴奋性的特异传出来构建记忆回忆模型时取得了很好的结果(见我的拟人智能的实现上的有关模糊记忆回忆的章节)。