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记忆对人类的生存至关重要。早期游牧民族需牢记能打猎、摘果的地方，以及过冬栖身之处。最重要的，大概就是辨识人的面孔，确定靠近的是朋友还是敌人。记忆与智力、大脑一起进化。尽管大脑是一个非常复杂的结构，但简单了解大脑的功能和局部区域，能更好地理解记忆运作的背景知识。
成年人的大脑平均质量在1000~1500克之间，黏稠度与半熟的鸡蛋差不多。大脑掌管运动、说话、思考和感知等功能，是身体和认知功能主要的指挥中心和处理中心。它同时也是记忆的动力所在。
脑干位于大脑下方，连接了大脑和脊髓。与脑干相连的结构是小脑，它是重要的调节身体运动的中枢；脑干上方是丘脑，是边缘系统（limbic system）的组成部分，边缘系统控制人类情绪的生成和表达。在丘脑下方的是下丘脑，这是一个只有豌豆大小的结构，调控着体温和激素分泌等功能，同时还调节人的睡眠和情绪。大脑中更高级、更复杂的功能结构（为人类所独有）集中在大脑的上部，那里掌管记忆、语言和创造力等高级功能。
大脑表面覆盖着大脑皮层，这是与记忆相关的最重要的区域。大脑皮层在大脑表面形成褶皱，称为沟和回，它们大大增加了大脑皮层的表面积，因此可以容纳更多的神经细胞。虽然大脑皮层只占大脑总体积的25%，却包含了75%的神经细胞（即神经元）。大脑皮层主要参与了感觉信息的整合和处理，它包含两个很大的区域，称为额叶（额叶分左、右两侧）。额叶是负责存储和回忆信息的大脑结构，与人的情绪、性格和智力相关。
大脑总共有大约100亿个神经元。人类进行任何形式的精神活动时，每个神经元都会通过轴突和树突与一个或多个其他神经元相联系。大脑中有不同类别的神经元，理论上神经元之间都可以相互连接，生成思想、记忆或促成行动。形成记忆时，某些神经元会沿着轴突以闪电般的速度传递电脉冲，这些脉冲将被其他神经元的树突接收，这一过程形成了大脑回路。
一个神经元可能有数百个树突。神经元的树突和邻近神经元接触时存在微小的缝隙，称为突触。神经元工作时，电脉冲沿着轴突传递，并促使轴突释放一种名为神经递质的化学物质，神经递质通过突触流向相邻神经元的树突。不同类型的神经递质携带不同类型的信息，比如血清素可以充当天然止痛药，而多巴胺可以抑制一些行为动作。根据作用的不同，突触可以分为兴奋性突触和抑制性突触，前者能激活邻近神经元的电脉冲，而后者抑制电脉冲的产生。两者共同控制着大脑不间断的活动——每时每刻都发出数十亿次的电脉冲。很大程度上，突触在调节大脑活动中的作用决定了人类编码记忆的方式。
脑膜覆盖在大脑表面起保护作用，它们被脑脊液所包围。脑脊液在大脑和头骨间起缓冲作用，还能为大脑提供氧气和营养。大脑的正常运作需要不断获取蛋白质、酶、盐和葡萄糖等其他物质生成神经递质，从而使轴突和树突能相互延伸、连接，为记忆过程打下基础。为了维持持续的活动，大脑每时每刻都需要补足氧气来保持神经元的活性。尽管大脑只占身体质量的3%，但它消耗了总摄入氧气量的20%。
大脑，
全是奥秘、记忆和电。
理查德·塞尔泽（美国当代作家兼外科医生）
人在瞬间就能辨识熟人，不需要花时间思考哪些特征能帮助做出判断。观鸟者在远处识鸟也依靠类似的方式，这在观鸟中被称为“气质”（jizz，指根据鸟的形状、大小等特征做出整体判断）。人类的“气质”不仅包括明显的面部特征，还包括更微妙的个人特征，比如轻微的驼背、习惯性点头、站立时手的摆放姿势等等。这项训练旨在练习通过细微细节锁定目标，展示了大脑处理信息的非凡能力。试着完成以下练习，你会对记忆有新的认识：
1. 当你在家附近散步时，寻找自己觉得面熟的人。看看四周，再看看远处的人影。你一定会发现熟悉的身影，即使你实际上并不认识他们。
2. 逐一列出你觉得他们有辨识度的特征。你能在多远辨认出他们？
看看自己写的，你可能会惊讶于自己的识别能力！这项能力主要依赖于大脑的无意识记忆。