第五章 记忆的生物学和心理病理学问题

记忆“保持”问题的生物学、心理学和心理病理学观点

1. 记忆“保持”的一个心理生理学证据：潘菲尔德的实验——有关记忆的概念在不同程度上假设存在着记忆的保持。新联想主义学派认为，记忆保持是完整的，不可逆转的（神经系统的损伤例外）；格式塔学派强调记忆保持依赖于痕迹系统的平衡过程；在皮亚杰的理论中，记忆保持是零碎的， 并紧密依赖于表现图表特征的组织图式。

加拿大著名神经外科医生潘非尔德（1963）对这个问题提出了引人注目的证据。

对癫痫病人的右半球或左半球颞叶皮层施加弱的电刺激，可引发过去事件的记忆恢复。当电刺激落在该区域的某一点上时，病人 M·A 大声说：“噢！多么熟悉的往事。在某处办公室里，我看见一排排办公桌，我就在那里，有人在叫我：一个手里拿着铅笔伏案而坐的男人”。另一个刚从家乡来的病人J·T 指出，他听见人们的笑声，“在南非的朋友”。A·B 听见她的家乡荷兰一个教堂里的圣诞节感恩歌。她好像也在那里，又一次地被温馨的气氛所感动，如同几前年曾经感受到的那样。

根据许多病人的内心吐露，电刺激引起的记忆恢复似乎比“回忆更具有真实感”。记忆恢复按照过去事件的时间顺序展开，在电刺激停止时结束； 几秒钟之后，重新用电流刺激大脑的同一点，记忆恢复有时会再次产生。所发生的一切像是用电刺激激活主管记忆恢复的“神经线路”，实验自然而然地使人想起磁带上的录音。然而，作类似的比喻仍需谨慎：刺激点或附近的皮层区域并不是储存以某种方式编码的信息的“痕迹”定位；切除包括这些点在内的皮层部分并不妨碍以后回忆同样的记忆内容。

“保持”问题包括了许许多多的具体问题，我们仅局限于讨论其中的几个问题。

1. “巩固”假设— —本书已多次指出，组织过程是记忆的必要条件。尽管如此，有些事实表明，对详细的记忆内容作正确的组织并不能保证长时间的保持。病人 H·M 的智力看来是正常的，他能够运用相当复杂的分析来处理数字序列。这种分析在正常人那里能保持很长的时间，但对他来说，只要一打岔，注意力就离开了心算。所以，这种分析毫无用处：H·M 失去对刚才所做事情的记忆。面对这种情况，许多研究者认为，病人的神经系统缺少从短时记忆到长时记忆过渡所必需的机制。

1900 年，两位德国心理学家（Müller et Pilecker）提出了存在着这种机制的假设。根据这个假设，习得阶段中间产生的神经活动并不在习得过程结束后马上停止，它还将持续一小段时间，逐渐衰退。所谓的“神经持续” 过程可能会“巩固”登记下来的信息。这是记忆过程中的一个不稳定阶段， 极容易受到各种事件的干扰。目前，一些研究者把这一阶段设想为神经系统的信息加工和组织阶段（Bloch，1970）。一些心理学、心理生理学事实证明了这一假设。

1. 正常人类个体的心理学资料——这方面存在着三种现象：

1. 瓦德·霍夫兰（Ward-Hovlnd，1937—1938）记忆恢复效应—— 学习结束后的几十秒至 2、3 分钟内，记忆略有改善。这一结果是在特殊实验条件下获得的，在间隔时间内，内部心理回忆的可能性降低到最低限度，接近于零。

2. 分配学习——不能排除“巩固”过程是在“休息”的时候完成的， 因为分配学习优于集中学习。

3. 记忆的改善和睡眠——如果学习和记忆测验之间的间隔时间由睡眠来代替，那么与这段时间内进行日常活动相比较，回忆效果提高（Jenkins et Dallenbach，1924）。可以假设，睡眠消除了倒摄干扰的效应，所以记忆得到了改善。这种解释与下列看法一致：睡眠可能促进了巩固过程，而日常活动则干扰了这个过程。一项杰出的实验（McGaugh tet Hostetter，1961） 结果支持了这种看法，实验证明，在紧随着学习后的一段时间内，睡眠产生的正效应和日常活动产生的负效应。

1. 颅内创伤和电休克引起的紊乱——在临床文献中，由于事故造成的暴力性颅内创伤的实例有很多。颅内创伤造成病人不能确切地回忆起事故刚发生之前感知到的事件。从神经生理学角度来看，事故破坏了记忆加工过程所必需的确立阶段（Russell et Nathan，1946）。对临床神经和精神病人使用电休克也出现类似的障碍：电休克治疗前几秒钟发生的事件不能被回忆起来。

在美国（Zubin et Barrera，1941）和在瑞典（Cronholm1957）进行的系统研究已分离出与该效应有关的一些因素。业已发现，电流强度越大以及实验室条件下完成的学习和电休克之间的间隔越短，紊乱就越严重。邓肯

（Duncan，1949）在白鼠身上也得到同样的结果，他证明如果学习结束后的间隔时间超过了一定的时间（一小时），记忆就保持不变，电休克无任何作用。

1. 精神药理学资料——在这一领域，由于医学伦理学的原因，对动物 做实验比对人类做实验来得方便。大量的动物实验结果揭示了痕迹“巩固” 假设的正确性。根据药物对中枢神经系统的作用方式，研究分为两类：精神镇静类药物和精神兴奋类药物的研究。

1. 精神镇静类药物的作用——各种麻醉药（如乙醚，硫喷妥撒钠） 在学习刚结束后服用可严重地干扰记忆，甚至消除记忆（Pearlman，Sharpless et Jarvik，1961）。白鼠在一次性学习后的 90 秒钟吸入氟烷（用于人类外科手术的麻醉药），就不能记住任何材料；但如果学习和麻醉的间隔超过 6 分钟，与没有吸入氟烷的白鼠相比较，并不表现出记忆缺陷（Bloch，Deweeret Hennevin，1969）。

2. 精神兴奋类药物的作用——用药物兴奋神经系统可

提供反证，使用苦毒素（Breen et McCaugh，1961），烟碱（Bovet，Bignani et Robustelli，1963），戊四唑（Krivanek et Mcgaugh，1967）和小剂量马钱子碱（McGaugh，1959；Bovet，McGaugh et Oliviero，1966）可以促进记忆，条件是在学习刚结束后服用这些药物（间隔时间因药物、动物品种而异，最长间隔可达 30 分钟左右）。

大多数这些药物的特殊作用部分地被确认：苦毒素锁定前突触抑制，马钱子碱锁定后突触抑制（Eccles，1962）。所以，有理由假定突触抑制的解除可能是巩固过程中起重要作用的因素。而戊四唑促进记忆的作用可能比上

述两种药更强（Ir－win et Bennazizi，1966），但还没有发现它对突触抑制有任何作用：其积极作用可能是减少了神经元在释放后恢复所必需的时间，从而增加了神经元的兴奋性（Roy John，1967）。

1. 心理生理学资料——警觉水平最高时，认知活动的效率也最高，从心理学方面看，警觉水平相当于持久的注意，从生理学方面看，相当于神经系统激活的最佳水平。

自马古恩和莫鲁兹（Magoun et Moruzzi，1949）的实验以来，已经知道在大脑中存在着能“增强大多数大脑组织的活动”，尤其是皮层活动的机制。这个机制取决于有激活功能的网状结构的运作。网状结构位于脑干的中脑区域，由神经元的集密网络构成，在实验中，可通过电刺激在不同程度上增强网状结构的活动。

根据这些资料，里尔大学心理生理学实验小组的布洛克（Bloch）教授对白鼠做了实验，结果证明：

1. 在学习后的 90 秒钟内，对网状结构施加轻度刺激能够明显改善反应的记忆，而没有接受刺激、在同样条件下学习的对照组则没有表现出记忆改善。

2. 在刚过 90 秒钟间隔时接受麻醉的动物没有表现出任何习得；但是，在这个间隔时间内刺激网状结构完全可以补偿麻醉的负效应，实验组的回忆成绩与对照组一样好。

这项研究醒目地提出，麻醉的作用是中止“巩固”阶段，而刺激网状结构使活动水平提高和加速。所以，在上述（2）的情况下，实验者与正常条件的对照组没有差别，在（1）的情况下，记忆有了改善（Bloch，Denti，Deweer， Hennevin et Schmaltz，1965—1969）。

1. 从瞬时记忆到长时记忆——上述提到的事实还不是全部，这方面也存在着诗多其他事实。但是，表明一个假设是真的、假设可以指导研究工作是一回事，清楚地证明假设所依据的过程机制则是另一回事。应当承认，对过程机制的无知迫使我们求助于别的假设。赫布（Hebb，1947）的反响回路假设就是一个例子。罗朗特·德诺（Lorente de No，1938）根据解剖研究， 揭示存在着呈“环状”排列的神经元，一旦神经元 a 被激活，就依次传递到神经元 b，c，d，⋯，最后又返回到神经元 a，如此循环。赫布认为，反响回路可以使神经冲动在一段时间里循环和“自我维持”，以引发巩固过程。即使暂时可同意这个假设，但也有反响回路向永久性“痕迹”过渡的问题。关于这个问题，又有许多假设。

1. 生物电假设——假设认为，反响回路中的电活动可以维持很长时 间，超过了巩固阶段。

微观生理学的记录揭示了反响回路的存在（Veraeano etcoll，1965）。但根据专家的看法（Fessard，1970；LorentedeNo，1962），反响回路机制的假设性太强，因而显得脆弱。反响回路机制无法抵御干扰神经系统和短时记忆的电活动、对长时记忆无严重影响的电休克、麻醉药和其他形式的治疗。这样的回路至多也只能解释极易衰退的短时记忆。

1. 突触假设——抵制相邻神经元之间冲动传递的突触阻力在学习的时候下降了，学习所创造的稳定神经线路是记忆的生理“支柱”。

关于这个假设，应提及劳埃德（Lloyd，1949）证明的后强直痉挛电位， 它是突触传递的电位增强，由快速和重复刺激前突神经元产生。在突触电位

增强时，快速传递维持了几分钟（在某些条件下达到一小时）。这个结果被许多研究者重新证实，其中的两位（FessardetSzabo，1961）使用了不同的生理样本（海生腹足类动物的神经结，电鳐的脑干，猫的海马）。

然而，这种效应持续的时间太短，还不足以解释记忆。应考察其他持续时间更长的持久性变化。

许多研究者假定，在重复刺激神经元时，神经元间的联结发生了稳定的解剖变化（轴突末梢“芽”的增生，表面附着力增加），因而突触传递持久地加快。但迄今为止，拉蒙和卡哈尔（Ramon y Cajal）为之辩护，赫布重新采纳的这个假设还没有得到真正的证明。

布里格斯和基托（Briggs et Kitto，1962）设想了另一种性质的过程。现已知道，突触传递主要是因为化学介质（乙酰胆碱或去甲肾上腺素）在突触中的释放。这些化学介质在特种酶的作用下、在核糖核酸的指导下合成。根据该假设，神经元细胞体的反复兴奋将增强生物化学系统的活动，增加了合成特种酶的能力，进而增加了这些化学介质。由此，使得突触传递加速， 为每一种记忆活动提供了稳定的、不同的、或部分不同的神经元网络。

有些事实支持这个假设。克雷奇，罗森茨威格和贝纳特（ Krech ， Rosenzweig et Bennett，1956，1960，1961）对特里昂（Try－on）使用过的白鼠后代进行实验研究。结果证明，迷津学习最快的动物，其大脑中乙酰胆碱脂酶的含量高于迷津学习最慢的动物。这一结果与提出的生物化学过程相一致，但不是假设的直接证明。总之，正如格罗斯曼（Grossman，1967） 所指出的，为使该假设有效地解释记忆现象，还应在特殊的突触方面证明， 在特殊学习的时候该生物化学过程的加速。

1. 神经胶质假设——罗森茨威格及其合作者（1964—1967）的实验揭示，在刺激丰富环境中生长的白鼠与在刺激缺乏环境中生长的白鼠相比较，大脑出现了量的变化，大脑质量增加，特别是枕叶的胶质细胞增加，而神经元则保持不变。研究者假设：数量的变化，特别是神经胶质（胶质细胞） 的数量变化可能与记忆过程有关。在刺激丰富环境中饲养的动物，比在刺激缺乏环境中饲养的动物有较强的学习能力，这个事实为假设提供了证据。

2. 神经系统的突触丰富假设——从神经系统的解剖变化来看，还应提及科格希尔（Coghill，1919）的假设，其重点主要放在个体的发展上面。假设认为，神经系统的发展在出生后仍然继续进行，从儿童到成人这段时间内逐渐减慢。发展的结果可能增加了潜在有效的突触数量，建立和改组神经元线路，由此增加了学习和记忆能力。

萨代（Shadé，1959，1960）及其合作者的观察报告与该假设一致。经研究发现，白兔皮层树突的数量在出生后几周内有了增加，促进了新的神经元之间的联结。之后，解剖上的发展逐渐减慢，直至出生后的 300 天左右。该假设也认为突触增长的期限因物种而异：低等动物的突触增长期限较短，而高等哺乳动物和人类则较长。所以，萨代（1963）指出，发展过程对人类来说可持续到十四岁左右，这个年龄大体相当于发育停止的年龄，虽然个体之间有所差异。相对地说，在这个年龄上，某些心理行为和一般适应能力的可塑性较强（Welford，1963）。

1. 生物化学假设— —神经元的电活动造成细胞内部某些分子结构， 特别是核糖核酸或特殊蛋白质的化学变化。最早提出的假设认为，结构变化是信息记忆的生物“编码”。有三类实验支持这种观点：

第一类实验表明，神经系统的电活动与核糖核酸密度的增加有相关：例如，迫使习惯用右肢的白鼠用左肢来摄取食物，然后进行解剖研究，可以看到，主管左肢活动的右侧皮层神经元中核糖核酸有了增加（HydenetEgyhazi， 1964）。同样，为有效地促进记忆巩固而对网状结构施加刺激，可导致大脑核糖核酸的总量增加（Bloch，SchmaltzetMontereuil，1968）。

其次，信息迁移实验。雅各布逊（Jacobson，1965）及其合作者的实验非常精彩：两组白鼠分别在声音刺激（第一组）和光刺激（第二组）呈现时学习摄取食物。对学习后动物进行解剖，抽取其大脑中的核糖核酸，并注射到未进行学习的白鼠身上。然后，向注射过的白鼠同时呈现声音刺激和光刺激。结果发现，注射过受声音训练动物的核糖核酸的白鼠，对声音刺激的反应优于对光刺激的反应，同样，接受第二组动物的核糖核酸的白鼠，对光的反应较敏感。这一切象是两组白鼠习得的、通过核糖核酸进行生物“编码” 的特殊信息，可以迁移到接受该核糖核酸的动物身上。

最后，记忆消退实验。业已证明（Flexner et coll．1964，1965），注射嘌吟霉素、抗菌素可以“消退”白鼠迷津学习的记忆，其作用可能是抑制了神经细胞的蛋白合成。

乍看起来，这些实验有利于生物化学假设，但实际上还有疑问。对这些问题的详尽探讨已超出本书范围和笔者的水平，在此，仅说明两点：第一， 如果说信息的生物编码假设及其载体是一个公开讨论的问题，那么一些研究者怀疑核糖核酸就是记忆的信息载体，认为这种功能应属于某种蛋白质

（Un-gar et Oceguera-Navarro，1965）；其次，并不是所有的迁移实验都得出预期的结果，雅各布逊和费沙尔（1970）的实验看来没有得出同样的结果，雅各布逊不无委婉地说：在他看来，实验中的化学物质迁移只是促进了学习，而不是传递特殊信息的“痕迹”。

也有来自心理学的批评意见，卡尔多说：“用遗传学家和生物化学家所证明的非常稳定的、实际上不可逆转的机制来解释本质上是易变的、可塑的和可逆的记忆现象是令人吃惊的。”但是，这样的裁决性批评仅涉及到把记忆还原为纯粹的信息“储存”的记忆概念。时间将使我们懂得如何去看待生物化学假设：如果生物化学假设得到验证，还有待于使用一种适用范围更大的方法，以得出根据环境而变化的记忆保持只是一般记忆问题的一个方面。 8．生物遗传和记忆——最后，我们来浏览一下目前的前沿研究。自高

尔顿（Galton，1880）以来，差别心理学的研究证明了个体差异，包括记忆方面的个体差异：有的人视觉记忆很发达；有的人听觉记忆占优势。运用因素分析法研究证明，这些差异确实存在，并发现了新的差异。此外，一些研究表明，智力和记忆之间存在着惊人的相关（Bryan，1934）。如何确定个体差异，或部分地根据生物遗传因素来确定个体差异是一个非常微妙的问题， 因为要在人类个体中分离出遗传和成熟过程所占的分量，以及家庭、社会的教育影响的分量是很困难的。就我们目前的知识而言，也只能援引动物心理学方面的资料。

历经十一年之久，特里昂（1940）对这个问题进行了一系列研究。他使用 142 只非精选的雄性和雌性白鼠，让它们进行迷津学习，将学习成绩最好的白鼠放在一起交配，也将学习成绩最差的白鼠置于同一处交配。在后对第二代白鼠进行迷津测验，并按同一标准使之交配，直到第十二代结束实验。结果表明，“聪明”白鼠的成绩一代比一代好，而另一组白鼠的成绩越来越

差。在第七代，两组白鼠后代的差异达到最大值，再往后，差异值持恒定。目前，罗马心理生物学和精神药理学实验室（DanielBovet，Bovet－Nitti

et Oliverio，1966）出色地重新研究了这个问题。研究者没有采用特里昂的方法，而是选用血缘完全相同的白鼠，比较白鼠回避电击的反应成绩。实验包括多种条件：一次性训练，包括 250 次尝试；五次训练，每次训练包括 50

次尝试，其中每次训练间隔时间从 4 分钟到 24 小明分级排列。实验结果如下：

1. 一个品种的白鼠在一次性连续训练中学得最好；当训练分几次进行，并随着训练间隔时间的拉大，学习成绩下降；当训练间隔达到 24 小时，

成绩几乎为零。这些白鼠似乎只有“短时”记忆，只能在 15 分钟左右的期限内有效地记住回避反应。

1. 另一个品种的白鼠对变化的时间条件发生反应，分配学习的间隔时间越长，它们的成绩就越好。与上一组白鼠相反，在一次性连续训练中，它们的成绩最差。研究者假设，该品种白鼠的特征是产生长时记忆的巩固过程占优势。在 24 小时休息后，测验反应的保持，发现该品种白鼠的成绩有了可观的进步，相反，第一个品种白鼠的成绩则下降。

这些结果对于人类的记忆是否具有意义？回答这个问题还为时过早，正同波维特（Bovet，1970）所指出的：“动物、人类的学习和记忆概念可能包括各种不同的过程，我们仅刚刚开始去想象各种过程之间的关系，隐约看见其中的一些结构。”然而，这些概念具有一定的启发价值。人类与动物一样， 具有从遗传获得，由环境塑造的“生物个体性”。不管这两个因素所占的分量如何，但有一点差不多是确定的：在心理方面，遗传起着作用。比如，智力的个体差异在很大程度上取决于遗传。同样，因为记忆的发展与智力的发展紧紧联系在一起，不能一概拒绝遗传因素直接或间接地决定记忆过程的假设。

9．结论——记忆的生物学研究是科学界最热门，最引人入胜的课题。这个课题的困难之处在于大脑的结构特点，大脑有 100－120 亿神经元以及各种各样的结构，是一个动力系统，其复杂程度远远超过最完备的计算机。在突触和分子水平上进行分析时，应着重集合突触和集合神经元的形态功能。这些研究的专业性太强，不可能在此详述。其中有些研究的一般思路是假设记忆活动在可能实现重建的范围内，重建某些突触和神经元“群集”。为使这个假设具体化，可设想有许多格子组成的巨大广告画，其中的每一个格子内有一个光信号，不同的群集可共有信号。从神经生理学角度来看，回忆活动就是搜索、重建和再认以前学习中建立起来的某个群集，如卓越地设计出现代研究方案的费沙尔所调强的那样，这个解释模型与固定痕迹假设毫无相似之处，完全不同于可忠实地多次重复放音的唱片。这样的痕迹是不存在的， 我们在本章的下一节将更清楚地理解这一点。