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1、人脑的记忆原理篇一：人脑的记忆原理哦 人脑的记忆原理 我们的大脑模式或思维结构是按肯定的有序程度组织的。这种有序性就是我们思想中的规则。我们的大脑是靠这些规则(因果关系)理解和说明事物的。假如事物结构的有序性与我们大脑的思维结构不兼容，我们就无法理解或短暂不能理解它们，因为我们对事物的相识是来自感官的。由此推断人工思想机器的思维结构必需与我们大脑的组织结构在模式上兼容。 当我们惊慌担心时，我们就会意识到我们的大脑没有处于良好的有序状态。我们的行为正是我们的大脑为自己工作的结果，即大脑正在调整自己的组织结构或变得更加有序，最终是通过行为显现的。计算机或限制系统都有硬件和软件，就像光具有波粒二重性
2、。软件就像头脑，它限制“身体”的行为，但是它的功能并不肯定是有才智的。软件是系统的组织结构。与电脑运行软件不同，思维不仅是在运行软件而且是在进行自身结构重组，使其更加有序。 在人的神经网络系统中，大脑产生意识。意识是大脑记忆某些自身活动的结果。意识内容总是尽可能转向无意识，即从模糊到有序。意识通过留意和集中只是处理问题的模糊部分，而无意识则是过滤信息和支配多任务，精确地对平常来自环境和身体内部的信号或刺激作出反应。大脑可以回忆无意识区的记忆，但是处理记忆则是在意识区进行思维。电脑程序完全是“无意识”的或者说是完全有序的。无意识恒久不会接受来自意识的模糊内容。我们能够感受两种现象，自然(非生命)
3、和生活。一般讲我们可以预期自然现象和发觉自然规律，但是我们不能找出普遍的动物生活现象的规律，也不能精确预料动物的行为。生命(动物)具有意志。 查看人工神经网络演示 世界上全部生命包括植物在最初阶段都只有无意识。无意识的作用一是完全有序的，支配生命自身的行为，对外界和内部刺激作出精确的反应以适应环境和为了生存；二是完全无序的，由自然来选择。无意识不能处理模糊问题。当生命进化到肯定程度，它们起先以简洁的记忆方式记录刺激与反应的关系并形成阅历，这样就产生了意识。生命初期的意识没有自觉性。当生命能够以信息的方式记忆它正在做什么，它就有了自我意识。意识是主体对模糊信息刺激反应过程的记忆结果，可以说大脑也
4、是这种记忆的产物。假如我们接受这个观点，意识就简洁地成为记忆问题了。由于无意识，记忆并不记录全部的大脑活动。要是电脑能够伴随自发地记录自己的工作过程，就能够有自我意识。 探讨意识而不涉及无意识是不恰当的，因为无意识是意识的深厚基础。我们的记忆都在无意识之中。无意识的作用是过滤输入的信息、组织关联记忆或阅历以及完成多任务等。而潜意识是心理学词汇，通常用来说明人的思维和行为的驱动。无意识并不是大脑空空，只要没有脑死亡它就会恒久不停地工作。人脑的智能活动是意识和无意识的混合工作。没有无意识就没有智能。 探讨大脑思维可分为不同层次，即从最表面的行为表象和情感到基本粒子的状态、运动和相互作用。不论我们所
5、指的数字、模拟、图像、情感、价值观、 量子是什么意思，假如在一个探讨中跨越不同的层次，就会常常引起误会和混乱。作为人工智能主体的神经网络必需包括“大脑”和“身体”。所谓大脑就是这个系统的意识区和无意识结构或程序。意识区处理模糊问题，它包括处理记忆和编程功能；无意识程序处理精确问题，包括过滤信息、多任务功能和储存记忆。所谓身体包括感官和行为执行机构。 智能系统内部成员是靠神经系统联系的。这也就是说它们之间不得存在任何信息传递界面。电脑部件之间的信息传递是有界面的，所以仅从这一点上讲电脑不行能是个智能主体。任何人造系统必定存在一个界面，在这个界面上人和人工物的交互方式是兼容的。假如制造一个具有自我
6、意识的“人工智能”系统，就应当在它的自我意识和自我人工物之间存在一个界面。 另外，设计这种系统必需让我们提前知道它如何产生意识，而意识又是我们设计目标的一种附带现象。它又是在这个系统被制造完成之后才能显现的。我们设计制造东西是靠我们头脑中现有的规则和逻辑，因此我们对人造物自身的功能和发展过程是能够预期的。我们无法设计一种我们不能理解和预期它的功能的机器。因此我们只好模拟大脑功能，这又让我们面对界面的难题，于是我们起先转向量子理论，但是我们不能确定我们大脑的工作机理是否是量子化的。 人类大脑内在数十亿个神经细胞，它们相互之间通过神经突触相互影响，形成极其困难的相互联系。记忆就是脑神经细胞之间的相
7、互呼叫作用，其中有些相互呼叫作用所维持时间是短暂的，有些是长久的，而还有一些介于两者之间。 当一个脑神经细胞受到刺激发生兴奋时，它的突触就会发生增生或感应阈下降，常常受到刺激而反复兴奋的脑神经细胞，它的突触会比其它较少受到刺激和兴奋的脑细胞具有更强的信号发放和信号接受实力。当两个相互间有突触邻接的神经细胞同时受到刺激而同时发生兴奋时，两个神经细胞的突触就会同时发生增生，以至它们之间邻接的突触对的相互作用得到增加，当这种同步刺激反复多次后，两个细胞的邻接突触对的相互作用达到肯定的强度(达到或超过肯定的阈值)，则它们之间就会发生兴奋的传播现象，就是当其中任何一个细胞受到刺激发生兴奋时，都会引起另一
8、个细胞发生兴奋而，从而形成细胞之间的相互呼应联系，这就是即记忆联系 记忆的生理本质： 人类大脑内在上千亿个神经细胞，它们相互之间通过神经突触相互影响，形成极其困难的相互联系。记忆就是脑神经细胞之间的相互呼叫作用，其中有些相互呼叫作用所维持时间是短暂的，有些是长久的，而还有一些介于两者之间。 记忆的形成原理： 当一个脑神经细胞受到刺激发生兴奋时，它的突触就会发生增生或感应阈下降，常常受到刺激而反复兴奋的脑神经细胞，它的突触会比其它较少受到 刺激和兴奋的脑细胞具有更强的信号发放和信号接受实力。当两个相互间有突触邻接的神经细胞同时受到刺激而同时发生兴奋时，两个神经细胞的突触就会同时发生增生，以至它们
9、之间邻接的突触对的相互作用得到增加，当这种同步刺激反复多次后，两个细胞的邻接突触对的相互作用达到肯定的强度(达到或超过肯定的阈值)，则它们之间就会发生兴奋的传播现象，就是当其中任何一个细胞受到刺激发生兴奋时，都会引起另一个细胞发生兴奋而，从而形成细胞之间的相互呼应联系，这就是即记忆联系。 短期记忆脑细胞在受到反复刺激时，并不发生突触增生，而是发生突触感应阈下降，这种下降时短暂的，所以不能维持太长时间；而惰性记忆细胞则以突触增生为记忆基础，因而维持记忆的时间较长。 脑神经元的交互作用： 神经细胞之间存在四种基本相互作用形式： 单纯激发：一个细胞兴奋，激发相接的另一细胞兴奋。 单纯抑制：一个细胞兴
10、奋，提高相接的另一细胞的感受阈。 正反馈：一个细胞兴奋，激发相接的另一细胞兴奋，后者反过来干脆或间接地降低前者的兴奋阈，或回输信号给前者的感受突触。 负反馈：一个细胞兴奋，激发相接的另一细胞兴奋，后者反过来干脆或间接地提高前者的兴奋阈，使前者兴奋度下降。(多由三个以上细胞构成负反馈回路) 由于细胞的交互作用，记忆会受到心情、嘉奖、惩处等的影响。 脑细胞的记忆分工： 人脑内存在多种不同活性的神经细胞，分别负责短期、中期、长期记忆。 1、活泼细胞负责短期记忆，数量较少，确定人的短期反应实力。这种细胞在受到神经信号刺激时，会短暂地出现感应阈下降的现象，但其突触一般不会发生增生，而且感应阈下降只能维持
11、数秒至数分钟，然后就会回复到正常水平。 2、中性细胞负责中期记忆，数量居中，确定人的学习适应实力。这种细胞在受到适量的神经信号刺激时，就会发生突触增生，但这种突触增生较缓慢，须要多次刺激才能形成显著的变更，而且增生状态只能维持数天至数周，较简单发生退化。 3、惰性细胞负责长期记忆，数量较多，确定人的学问积累实力。这种细胞在受到大量反复的神经信号刺激时，才会发生突触增生，这种突触增生极缓慢，须要许多次反复刺激才能形成显著的变更，但增生状态能维持数月至数十年，不易退化。 以上三种细胞的区分是相对的，脑细胞的活性分布并没有明确的界线，相 对而言是连续分布的，例如活泼细胞的活性也不是都一样的，有些活泼
12、细胞的突触改变周其只有几秒种，而有些则达到几分种。 记住的本质： 记住 = 可回忆 = 细胞联系路径的通畅 = (细胞间的联系强度 > = 有效阈)= 细胞间显性联系。 现在记住=神经细胞间现时存在显性联系 # 以后恒久保持显性联系(永久记住)。 为什么要反复学习才能记住： 神经细胞并不会对全部接受到的刺激作出反应，只有当刺激的强度超过神经细胞的感应阈时才会激发神经细胞作出反应，通常少量的信号刺激，只能使活性细胞的感应阈下降一点，而不能使中性或惰性细胞的突触增生，因而难以保持较长的时间。 要形成有效长久的记忆，必需通过反复的学习刺激，直至相应的惰性脑细胞发生充分的突触增生而形成有效的相互
13、呼叫作用。 为什么有时能回忆有时不能： 当刺激强度接近神经细胞的感应阈时，有时能够激发神经细胞，但有时则不能激发，这是因为神经细胞的感应阈具有不稳定性(受多种因素影响而忽高忽低)。 为什么有时能回忆起许多年前的细微环节： 大脑内存在数以天文数字计算的隐性联系，这种联系构成人的潜意识，隐性联系在肯定的条件下可以变成显性联系，那就是当神经细胞的敏感性提高(有效作用阈降低)时，所以有时人们会能够突然想起几十年前的陈年小事的细微环节。 为什么心情不好时记忆力差： 记忆形成过程中的嘉奖能够降低细胞的感受阈从而提高记忆效率相反，记忆形成过程中的惩处或不开心感受则会提高细胞的感应阈从而降低记忆效率，甚至不能
14、形成有效的记忆。所以记忆时保持良好的心情有利于提高记忆效率反之，心神不宁或身体不适时记忆力差。 遗忘的生理本质： 遗忘就是曾经建立的脑细胞相互联系，在肯定的条件下，其联系作用减弱直到其相互作用强度低于记忆阈值。 对短期记忆而言，就是活性脑细胞的感应阈复原到较高的水平，变得不敏感；对长期记忆而言，就是惰性脑细胞的突触因为长期得不到必要的刺激而退化萎缩。 为什么会遗忘： 脑细胞总是处于改变之中，当反复受到刺激时会发生突触增生，当长期得不到刺激时则会发生突触退化。所以已经建立的联系还要时常进行反复的刺激，才能保持相互作用强度超过记忆阈值，才能保持有效的相互作用联系，否则会退化失效。 人为什么要遗忘：
15、 尽管人脑的记忆容量很大(达到数十亿个比特)，但毕竞是有限的，比起人类一生中所接受到的信息，人脑的记忆容量就更是难以尽数收纳。 假如有一个人过目不忘、历事不遗，那么用不了三天，这个人的脑子里就会很快塞满各种无关紧要的信息，例如每一次排小便大便的情境、吃每一粒饭时的感受、每一步走过的位置等等，其实这些信息只有在其发生后很短的时间内才有用，过后则成为无用的信息，这些过时无用信息多了，不仅占用了珍贵的大脑记忆容量，而且大大阻碍了有用信息的检索，因为每次回忆一个有用的信息，都要想起无穷无尽的枝节小事和过时迁境，如此将不胜其烦而无法过正常生活，甚至无力维持基本的生存，假如世界上出现一个过目不忘的人，那么
16、这个人会很快死掉(历事不遗，天诛地灭)。 因此，遗忘是人类经过数万年的生存竞争，而获得的一种适应环境和自我爱护的本事，是大自然赐给人类的一种更有效地运用大脑资源的珍贵本事。 篇二：人类首次精确发觉大脑记忆形成原理 人类首次精确发觉大脑记忆形成原理 目前，科学家首次精确发觉人类大脑记忆是如何形成的。英国莱斯特高校一支探讨小组能够探测到人们大脑记忆归档经验事务所激活的神经细胞。 这项“特别发觉”可能有助于更好地说明记忆损失，以及探讨新的方法治疗阿尔兹海默症和其它神经系统疾病。 探讨小组发觉当新的记忆形成时，大脑神经细胞如何有区分地马上激活。莱斯特高校生物工程学讲师马蒂亚斯-艾森(Matias Is
17、on)说：“我们假设我们能够看到大脑神经细胞激活时发生的改变，但令人惊异的是，从某种意义上神经细胞可以特别缄默，也可以特别活跃，在精确的大脑学习时刻，可以出现大脑神经细胞活动性。” 探讨报告聚焦于大脑内侧颞叶的神经细胞，据悉，内侧颞叶与“事务记忆”亲密相关。通常内侧颞叶负责大脑自觉回忆体验事务和场景情节，例如：在歌剧院遇到一位老校友等。 在测试中，探讨人员对测试者观看一些名人照片，其中包括：詹妮弗-安妮丝顿、克林特-伊斯威特和哈莉-贝瑞。之后再向他们呈现这些名人在不同位置的照片，例如：在艾菲尔铁塔、比萨斜塔和悉尼歌剧院。他们发觉当测试者看到同一个人出现在另一个照片时会激活相同的神经细胞，这意味
18、着探讨人员能够实时视察测试者同一神经细胞产生新的记忆内容。 莱斯特高校系统神经科学中心负责人罗德里戈-基安-季洛卡(Rodrigo Quian Quiroga)说：“这项探讨结果表明，在形成新的记忆内容时神经细胞会在精确的时间产生激活，当看到詹姆弗-安妮丝顿站在艾菲尔铁塔时，神经细胞会马上激活，起先回忆之前曾看到过安妮丝顿的照片。” 这对于理解人类现实生活中记忆形成具有至关重要的意义，科学家希望理解这种类型记忆的形成能够帮助患者摆脱某些脑神经失调疾病，例如：阿尔兹海默症。 篇三：人脑和记忆的关系 一 前言 “春花秋月时了，往事知多少？”这不只是南唐李后主在国破家亡之后的感慨，也是我们一般人常有
19、的在回忆往事时的感叹。可以说，我们对人生的一切体验都建立在对往事回忆的基础之上。正是这些回记才使我们的生活有了深度和广度，使我们的人生变得丰富多彩。 记忆和大脑的关系人类早有探讨，从起先的迷茫，揣测，逐步发展成为一个比较成熟的学科，其中经验了很多的失败和挫折。虽然现在科学界对于记忆的生理学基础的探讨取得了很大进展，但是全面解决这一课题还是一个非常艰难的任务。这篇论文，我就想和大家一起回顾一下他们走过的艰辛路程，其次了解人类对记忆和脑关系的最新探讨进展和成果。 二 本论 2.1 古代人类对脑与记忆的探讨发展史 在漫长的人类发展历史过程中，一般人只把记忆看成一种象吃饭、睡觉一样的很自然的现象。古代
20、的医学家和哲学家们，在考察记忆现象的时候，只把它作为心的一种功能。古典中医学，把记忆当作一种才智，而这种才智的本源在心。因而，在探讨智力机制时所运用的基本概念是“心神”。在中医药方中不乏“养心安神”之剂。 随着医学的发展和解剖学的诞生，人们对记忆的本质便有了新的相识，但是这种相识带有极大的主观性。古典哲学家柏拉图曾认为，理性是人类本质的最高标记，它的物质基础是头脑，记忆就是对头脑中生来就有的理念的回忆。17世纪法国哲学家笛卡尔认为，记忆和人类其它才智行为源于大脑的松果腺。他认为人体的各个部分是通过许很多多细线与大脑的通道口开关相联接的。 到19世纪，欧美流行颅相学，由施普尔茨海姆首创。该学说认
21、为，脑是由很多相互独立的部分组成，每个部分限制一个独立的先天心理实力；脑器官的不同发育程度，在颅脑的外在部分表现出来，如隆起或凹陷。颅相学最终没有通过科学的检验，不过不能否认颅相学对于人类认知大脑和记忆的关系起到了极大的促进作用。 2.2 现代人类对脑与记忆的探讨和成果 2.2.1 现代记忆探讨中出现的两个问题 由于显微技术的独创和运用，科学家渐渐发觉脑是由千千万万的小细胞组成的。人们最终意识到记忆可能和这些脑细胞有亲密的联系。但是，联系得方式是怎样的？在这个问题上长期存在着争辩。争辩的焦点主要集中在两个方面：一是记忆的定位问题，一是记忆的脑改变问题。 2.2.1.1 记忆的定位问题 记忆的定
22、位问题主要体现在对于记忆功能是否由大脑某一特定部位实现的这一相识上。比较早期的一些探讨，由于发觉了某些记忆与脑的特别部相联系，如左侧颞叶皮层损伤的病人有语言记忆缺陷，右侧颞叶皮层损伤的病人对外语记忆的任务有缺陷，海马的损伤对空间记忆有影响，等等。这好像说明大脑不同部位的神细胞限制不同任务的记忆。加拿大神经外科医生彭菲尔德在给一位多岁癫痫病人做手术时，曾做过这样一种试验：用微弱的电流刺激病人的某些大脑皮层区域，并发觉刺激的区域不同病人的记忆反应也不同。有些刺激只能使病人发出“噢，噢”的呻吟，有些刺激则使他追忆在起远久的往事甚至某些生活锁事。 然而，美国行为主义心理学家拉施里在动物记忆试验中所供应
23、的证据否定了记忆的定位假说。他让小白鼠先学习某种记忆任务，如走迷津，然后切除部分大脑皮层。试验结果证明，影响记忆的关键因素不是切除皮层的部位，而是皮层的面积。当皮层切除面积达到有效皮层总而积的时，动物便完全丢失学习和记忆实力。当然，这些简洁的动物试验还不足以说明人类记忆的脑功能问题。不过，对人类大脑的某些部分的切除也有不影响遗忘的状况。依据这些证据，许多探讨者认为，记忆是中枢神经系统的普遍功能。 因此，对于对记忆功能是定位的还是等势的这个问题，我们应当相识到，脑记忆功能的等势与定位是对立的统一。等势强调脑各部分功能的合作，而定位则强调其分工。大量的探讨已经表明分工的存在。 大脑的各个区域分工与
24、合作的统一，使记忆存贮与提取过程能有效地实现。然而，记忆的存贮与提取是一个相当困难的过程，所以不能说人类的记忆是由人脑中单独的某一个部位掌管，大脑是一个整体，各个区域的分工与合作是统一的。 2.2.1.2 记忆的脑改变问题 说到脑改变问题，就不能不说年头关于记忆的科学探讨中一种非常流行的理论就是“痕迹理论”。这种理论从很多方面说明了记忆过程脑的改变问题。 记忆的痕迹理论认为，短时记忆就是外在刺激通过视觉神经元或听觉神经元的兴奋产生的电活动引起的。神经元的电活动的声波引起神经回路的反响振荡。这种反响振荡可能很快平静，也有可能由于外界刺激的持续使其接着进行，从而引起神经细胞膜渗透各种离 子并形成电
25、位差。当电位差达到某一限度时便形成电脉冲。这种电脉冲沿着轴突不断往前传导，引起突触前或突触后（或同时）的兴奋并释放出某种神经介质（如去甲肾上腺等）。这些介质释放到突触间隙之后，引起一系列的化学改变。这种化学改变有可能促使下一个神经细胞接着兴奋，也有可能对其起抑制作用。前者使神经元放电，形成新的脉冲，后者使脉冲在特定的神经元终止。这种神经元之间的物理和化学的改变使短时记忆发展为长时记忆。任何一次从短时记忆到长时记忆的存贮都意味着突触的不同程度的生理化学改变和结构变更，即所谓痕迹的形成。 对于记忆过程中脑部发生的改变，现代科学探讨认为，除了痕迹理论中提到的脑电位改变，还有脑中RNA和蛋白质数量和种
26、类的改变。而且，对于不同的记忆类型，脑电位的改变还不尽相同。我将在下面的记忆分类和形成机制中阐明。 2.2.2 现代人类对记忆探讨的成果 2.2.2.1 记忆的类型及特征 2.2.2.1.1 感觉性记忆 指在实际的感觉体验以后，在脑中感觉区保留很短时间的感觉信号而已，通常只有几一百零一ms，但常在不到1s的时间内即被新的信号所替代。然而即时性感觉信息在脑内保留极短时间内，它还可以被用于进一步的分析，以筛选出重要的信息，这就是以及过程的初级阶段。 2.2.2.1.2 短期记忆 指对少量信息每次能持续几秒或一分钟时间的记忆而言。典型的例子是在察看电话号码后，可以在短时间内记住电话号码的数字，当有新的信息输入时，旧的信息就被替换。他一个最重要的特征是，此种记忆贮存中的信息是属于即时应用性的，第16页 共16页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页