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大多数人都会将“69岁”和“老年人专属优惠折扣”或记忆力不太理想联系在一起，而日本退休工程师原口证在这个年纪还可以把圆周率记到小数点之后的111 700位。也就是说，在3.141 59之后，仅凭记忆他还能背出111 695个数字！我和你一样都觉得这简直不可思议。你可能觉得，他要么是个神童，要么是个数学天才，或者在记忆数字方面天赋异禀。然而事实并非如此，他和普通人一样，拥有正常的健康大脑，并且正在经历着自然衰老。如此一来，也许你会更惊讶——你的大脑也有能力牢牢记住π的小数点之后的111 700位。
我们可以学习并记住几乎一切：孩子独特的声音、新朋友的长相、停车的位置、4岁时独自去超市买做饭用的酸奶油，还有泰勒·斯威夫特新歌的歌词。普通成年人可以记住2万到10万个单词的发音、拼写和释义。国际象棋大师能记住10万种棋法。能演奏拉赫玛尼诺夫第三钢琴协奏曲的钢琴家也早已把近3万个音符刻入记忆，他们不需要乐谱便可弹奏巴赫、肖邦或舒曼的作品。
记忆所保存的信息十分多样，不管是有深刻意义的，还是荒诞愚蠢的，是简单的还是复杂的，记忆的容量似乎都没有止境，而我们也的确能在适当的条件下记住一切。
记忆是怎么做到的？从神经学上讲，什么才叫记忆？记忆是如何形成的？它们又被储存在哪儿？我们如何提取记忆？
创造一段新记忆需要改变你的大脑。你拥有的每一段记忆都是大脑对你所经历的事做出持续性生理改变的结果。从不知道某件事到知道某件事，从“没有经历过今天”到“又活了一天”，要想在明天记住今天所发生的事，这意味着你的大脑得有些变化才行。
那么，这些变化是如何发生的？感觉、情绪和事实先是通过感官入口被感知。这些入口就是你的视觉、听觉、嗅觉、味觉和触觉。
假设今天是夏天的第一个夜晚，你和最好的朋友还有他们的家人在你最爱的海滩上。在天边壮丽的落日余晖中，你看着孩子们在沙滩上踢足球。你听着便携音箱里播放的《天生完美》，这是你最喜欢的Lady Gaga的歌之一。你的女儿跑到你跟前，指着淡粉色的脚踝号啕大哭，说有只水母刚蜇了她。幸好你朋友随身带了一小包嫩肉剂，你把它揉成糊状抹在蜇伤处，这即刻缓解了你女儿的疼痛（这个办法真的有效）。你轻嗅着带着咸味的海边空气和弥漫在篝火旁的烟味，酌饮着清醇的白葡萄酒，品尝着新鲜而又带着海水咸味的牡蛎以及绵软的烤棉花糖的滋味。你感受到了快乐。
孩子们踢足球的情景与Lady Gaga、蜇人的水母或牡蛎的滋味无关，除非这些短暂的、不同的经历联系在了一起。在夏天的第一个夜晚，吃着牡蛎和烤棉花糖，听着Lady Gaga的歌，孩子们在沙滩上踢着足球，小苏茜被水母蜇了，等等，这些本不相关的神经活动要转化为一段日后能被回想起来的记忆，需要形成一种神经活动的连接模式。这种活动的连接模式因这些神经元之间产生的结构变化而持续存在。这种神经结构和连接模式的持续变化，能在日后通过激活连接在一起的神经回路而被重新体验或者被想起。这就是记忆。
创造一段记忆有4个基本步骤：编码（encoding），大脑捕捉你所感知和关注到的景象、声音、信息、情感以及意义，并将其转变为神经语言；巩固（consolidation），大脑将以前不相关的神经活动集合连接在一起，形成一个单一的相关连接模式；储存（storage），这种活动模式是通过这些神经元内可持续的结构和化学变化来维持的；提取（retrieval），通过激活这些相关的连接，你能够重温、回忆、了解并认识到学过和经历过的东西。
这4个步骤都正常运作，你才能拥有一段可以有意识去提取的长期记忆。你把信息输入大脑，再把信息组织到一起，进而通过大脑里的稳定变化储存这些信息。当想再次获得这些信息时，你必须有提取信息的能力。
一群本不相关的神经活动是如何结合成一个相互连接的神经网络，成为我们经历的一段记忆的？我们并不完全确定这一过程是如何发生的，但我们很清楚它发生在何处。大脑收集的经验所包含的信息——感官知觉、语言、人物、事件、地点、时间和原因——都由大脑中被称为海马体的部分连接在一起。
海马体是大脑中部深处的一种海马状结构，对巩固记忆至关重要。这句话如何理解？海马体束缚着你的记忆，它是你记忆的编织者。“发生了何事？何时何地发生的？有何深意？我对此有何感觉？”海马体将所有这些来自大脑不同部分的独立信息片段连接在一起，将它们编织成一个可供检索提取的相关数据单元。这种数据单元的神经网络一旦受到刺激，就会被体验为一段记忆。
因此，海马体对任何新记忆的形成都十分必要，它可以让你以后有意识地提取这些记忆。如果海马体受损，新记忆的形成就会出现障碍。阿尔茨海默病最先在海马体部位病变肆虐，这就是为什么这种疾病的最初症状通常是不记得今天早些时候发生了什么、不记得某人几分钟前说了什么，或者一遍又一遍地讲同样的故事或问题。由于海马体受损，阿尔茨海默病患者很难形成新的记忆。
此外，由海马体介导的巩固过程是一个可以被中断的时间依赖性过程。要想形成明天、下周或20年后可以恢复的记忆，需要一系列耗时的分子事件。在这段时间里，如果海马体中新生记忆的处理受到干扰，这段记忆就会退化甚至可能丢失。
假设你是一名拳击手、橄榄球运动员或足球运动员，你的脑袋在比赛中曾挨了一击。如果我在你被打后立即采访你，你就能告诉我那一拳、那场比赛，以及当时发生的细节。但如果第二天我才问你，你很可能不记得发生了什么。在海马体连接形成新的、持久记忆的过程中，信息被破坏了，而且从未被完整地巩固过。你头上的那一击导致了你的失忆，你相关的记忆消失了。
这可能就是戴安娜王妃的保镖特雷弗·里斯-琼斯不记得事故发生的任何细节的原因，他是多年前戴安娜王妃和多迪·法耶德车祸事件的唯一幸存者。他的头部在车祸中遭受了严重的创伤，他需要多次手术和大约150块钛片来重建整个面部。他在车祸前感知到的各种元素一直被海马体连接在一起，但新生记忆的处理过程一直未能完成，因此，它们从未被储存起来。那些有关已发生之事的记忆从未形成。
如果没有海马体，又会发生什么？亨利·莫莱森或H.M.是神经科学历史上最著名的研究案例，半个多世纪以来，成千上万的论文都在引用他的名字。当亨利7岁时，他从自行车上摔了下来，导致头骨骨折。10岁时，亨利表现出轻度癫痫的症状，没人能确定这究竟是由于事故中的头部损伤还是癫痫家族史。17年后，他的癫痫发作仍然在持续，对药物治疗也没有反应。绝望的亨利愿意尝试任何方法来缓解症状。因此，1953年9月1日，27岁的亨利同意接受实验性脑外科手术。
1953年仍处于前脑叶白质切除术和精神外科手术的时代，这些手术会切除或切断大脑区域，用以治疗抑郁狂躁忧郁症、精神分裂症等精神疾病以及癫痫等大脑疾病。如今，这种手术干预已经被认定是一种怪异、野蛮且无效的医疗手段，但在当时，这种手术通常由受人尊敬的神经外科医生来做。为了消除亨利的癫痫发作，一位名叫威廉·斯科维尔的神经外科医生从亨利的大脑两侧切除了海马体和周围的脑组织。
好消息是，亨利的癫痫发作几乎完全消退了。他的个性、智力、语言、运动功能和感知能力都没有受到手术的影响。从这个意义上说，手术是成功的。但不幸的是，手术也让亨利“才出虎口，又入狼窝”。坏消息是灾难性的：在接下来的55年里，直到82岁去世，亨利再也不能有意识地记住任何新的信息或经历。也就是说，他再也不会有意识地建立长期记忆了。
他一遍又一遍地阅读同样的杂志、欣赏同样的电影，仿佛从未看过。他像每天初见一般，同他的医生和研究他的心理学家打招呼。一位名叫布伦达·米尔纳的加拿大心理学家研究了亨利50多年，然而，这么长时间以来亨利从未认出过她。亨利无法学会任何新单词。1953年后，格兰诺拉麦片（granola）、按摩浴缸（jacuzzi）、笔记本电脑（laptop）和表情符号（emoji）等词语被引入词典，但对亨利来说，这些仍属于完全陌生的单词。如果一遍又一遍地说一个数字，他可以记住几分钟，但练习一旦停止，这个数字就会从他的世界永远消失。更严重的是，他并不记得曾经被要求记住任何数字，也记不起几分钟后发生的事情。
那些你感知和关注到的觉得有趣的、特别的、令人惊讶的、有用的、有意义的，或者令人难忘的新信息都会被海马体处理并巩固到记忆中。海马体会继续反复激活大脑中与记忆有关的部分，直到它们成为一种稳定的、相互连接的活动模式，从根本上连接在一起。
虽然你需要海马体来形成新的记忆，但记忆形成后并不会储存在其中。那么，它们储存在哪里呢？不在任何具体的地方。它们分布在大脑中记录初始体验的那些部分。与存在于大脑特定位置的感知和运动不同，我们没有专门的记忆存储神经元或记忆皮质。视觉、听觉、嗅觉、触觉和运动都可以被映射到大脑的离散区域。大脑后部有一个视皮质，那里的神经元处理我们所看到的东西。听皮质用来接收声音，嗅皮质则用来感知气味。疼痛、温度和触觉都存在于头顶的躯体感觉皮质中。大脚趾的摆动映射到运动皮质中，会激活一组特定的神经元。
记忆则截然不同。当我们记住一些事情时，并不是从“记忆银行”中提款。大脑中没有存储记忆的“内存条”，长期记忆并不存在于大脑的某个特定区域，就好比你不会把记忆储存在文件柜里一样。
记忆被储存在整个大脑的神经活动模式中。当第一次经历某件事或接收某一信息时，大脑就会受到刺激。你对昨天晚餐的记忆需要激活最初体验那顿饭的同一组神经元，这组神经元由感知、关注和处理那顿饭的不同神经元组成。现在，当有人问你是否曾在波士顿北端的Trattoria Il Panino餐厅用过餐时，昨天晚餐的片段记忆就被激活了。这个问题会触发连接神经网络的激活，你会因此记得很多甚至是全部当时用餐的事情：“天气非常好，所以我和我的朋友蒂芙步行去了那里。在用餐时，我们和约翰一起上了一堂意大利语会话课。我吃了蘑菇烩饭。太美味了！”
记忆通过关联的神经网络存在于大脑中。我的祖母2002年因阿尔茨海默病离世。每当想起她，我的大脑会激活视皮质中她的模样，听皮质中她的笑声，嗅皮质中她几乎每天午餐都会吃的炒青椒和洋葱的味道，她客厅里的红色地毯，阁楼里的鼓声，厨房桌子上的芝麻脆饼，等等。
每当想起某件事时，我们的大脑就会重新激活拥有这些经历信息的各种元素。这些元素交织在一起，形成一个整体。功能性磁共振成像研究已经发现了大脑提取记忆的行为。当要求一个人在磁共振成像扫描仪中回忆某些事情时，我们可以“看到（字面意义）”这个人在“搜索她的大脑”以回忆信息。起初，大脑活动四处飘忽，扫描仪显示各处都在发光。但是，当大脑的活动模式与第一次习得这一信息时的活动模式相匹配时，它就会稳定下来。值得注意的是，就在那一刻，这个人会说：“我记得！”
与此类似，当某人在回忆一张照片时，大脑扫描显示的激活模式几乎与这个人实际看着这张照片时产生的激活模式完全一致。请想象一下米老鼠。你看到它没？你“查看”了你的大脑，现在你可以“看到”米老鼠了。你大脑中被激活的那部分包括了视皮质中的相同神经元，如果你真的在看米老鼠的图片，这些神经元也会被激活。当你回忆一幅图像时，大脑的激活状态仿若图像就在你眼前。为了回忆起过往的经历和曾经所学，大脑会重新激活你最初感知和关注的元素。
此外，视皮质中激活米老鼠形象的记忆可能会让你想起米老鼠的其他方面，比如它的声音。所以，记住米老鼠意味着记住声音和面貌。视皮质中神经元的激活（用以记住米老鼠的样貌）可以触发分布在整个大脑中的相连神经元的激活，这个例子就包括位于听皮质中的神经元（用以记住米老鼠的声音）。你可以同时“看到”和“听到”它。
但是，记忆的提取并不是在DVD（数字通用光盘）菜单或YouTube视频上选择一个项目，按下播放键就行。我们不会像看书一样阅读记忆，也不会像放电影一样播放记忆。视觉记忆并非浏览智能手机中可以放大和缩小的相册。这不是在看照片，记忆是一种联想寻宝游戏、一项重建工作，它涉及激活大脑中许多不同但相互关联的部分。我们在反复记这些记忆，而不是重新播放它们。当一部分记忆受到刺激时，记忆就会被大脑提取出来，从而激活连接记忆的线路。
如果你创造并激活了正确的记忆提取线索，你就会记得夏天的第一个夜晚，你在海滩上吃牡蛎和烤棉花糖，小苏茜被水母蜇了……或者甚至是圆周率小数点之后的111 700位数字。
