如果嬰兒期的記憶對我們至關(guān)重要，那我們?yōu)楹螘z忘它？
談及生命中最初那些年的記憶，我們無一不是遺忘癥患者 | 圖源：pexels.com
海馬體的存在不但讓我們建立起關(guān)于空間的認(rèn)知地圖，還表明我們關(guān)于過去的記憶正是建立在認(rèn)知地圖上的。
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喬恩（Jon）是個26周的早產(chǎn)兒，出生時體重僅0.91千克，無法自己呼吸。起初的兩個月里，他都被放在保溫箱中，但他最終還是順利地度過了嬰兒期和幼兒期。四歲時，他有過兩次癲癇發(fā)作。大概一年后，他的父母開始注意到，喬恩無法記住日常生活中發(fā)生的事情。他記不起自己看過電視、在學(xué)校發(fā)生了什么、讀過什么書。喬恩的智商是正常的，他能讀寫，在學(xué)校表現(xiàn)也還不錯。他能記住事實(shí)，卻記不住過往的情景。
等到喬恩19歲時，他找不到去任何地方的路，他也不記得熟悉的環(huán)境、自己的東西放在哪里、以及兩地之間的路線。
直到神經(jīng)科學(xué)家用磁共振成像技術(shù)探察他的大腦時，那些奇怪表現(xiàn)的原因才終于被揭開。他們發(fā)現(xiàn)喬恩的海馬體（顳葉深處的雙側(cè)腦區(qū)）異常地小，大約只有健康海馬體的一半大小。而這似乎是由于嬰兒時期的大腦缺氧（hypoxia）以及伴隨其而來的驚厥*（convulsion）對海馬體細(xì)胞造成了嚴(yán)重?fù)p傷，嚴(yán)重阻礙了海馬體的正常發(fā)育。
*譯者注
自1990年代以來，喬恩便已是諸多研究論文的研究對象了，但為了保護(hù)隱私，他的真實(shí)姓名并未公開。他的案例說明海馬體在人體中起著至關(guān)重要的作用。海馬體的存在不但讓我們建立起關(guān)于空間的認(rèn)知地圖*、幫助我們記住位置并找到正確路線，還表明我們關(guān)于過去的記憶，即情景記憶正是建立在認(rèn)知地圖上的。 *譯者注 天普大學(xué)的心理學(xué)教授諾拉·S·紐科姆（Nora S. Newcombe）解釋道，“海馬體演化出了空間導(dǎo)航的功能。我們的一個猜測是，在我們演化的歷史長河中，由于海馬體的神經(jīng)結(jié)構(gòu)十分適宜情景記憶，于是被演化所 ‘劫持’ 了?！?/span> 最近的研究揭示了海馬體在幼年和童年時期是如何發(fā)育的，而此時的神經(jīng)回路正在逐漸成熟，新的細(xì)胞也通過放電將空間編碼成了認(rèn)知地圖。而孩子對環(huán)境的探索、在空間中導(dǎo)航、自身運(yùn)動（self-locomotion）的經(jīng)驗(yàn)都會影響海馬體的發(fā)育。 紐約大學(xué)神經(jīng)科學(xué)中心的研究員阿萊西奧·特拉瓦利亞（Alessio Travaglia）說：“這是非常令人興奮的發(fā)現(xiàn)，因?yàn)槲覀円话阏J(rèn)為大腦的成熟只取決于時間和基因程序。但我們想說明的是，大腦的發(fā)育不是一個程序，它關(guān)乎經(jīng)驗(yàn)。在紐約成長的嬰兒和在沙漠或森林中長大的嬰兒肯定會有不同的經(jīng)歷?！?br style="margin: 0px; padding: 0px; outline: 0px; max-width: 100%; box-sizing: border-box !important; overflow-wrap: break-word !important;"/> 一個多世紀(jì)以來，像喬恩一樣記憶缺失的人們?yōu)榭茖W(xué)家提供了一種研究記憶的新途徑?？茖W(xué)文獻(xiàn)中最著名的遺忘癥案例或許就是H.M.了。他最先是一位癲癇患者，后來在1950年代，也就是他27歲時，他的部分顳葉被通過手術(shù)移除，他也因此失去了獲取及提取情景記憶的能力。正是H.M.的案例使得科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，海馬體是情景記憶的源頭。 西格蒙德·弗洛伊德命名了嬰兒期遺忘，并將其解釋為一種壓抑（repression）：大腦會避免嬰兒時期的欲望和情緒進(jìn)入成人的心靈，而心理治療則可以再次通向那些欲望和情緒。后來一些針對嬰兒期遺忘的解釋都試圖反駁弗洛伊德的看法，并提出另一種假設(shè)：語言習(xí)得讓兒童有了長期記憶的能力。但也有其他表現(xiàn)出嬰兒期遺忘的物種壓根就沒有發(fā)展出語言，因此這一觀點(diǎn)的正確性仍存疑。 *譯者注 *科學(xué)家John O'Keefe 、May-Britt Moser、Edvard I. Mosel于2014年因發(fā)現(xiàn)組成大腦定位系統(tǒng)（GPS）的特殊細(xì)胞的研究成果獲得諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。 網(wǎng)格細(xì)胞（grid cell）是在動物大腦的內(nèi)嗅皮層（entorhinal cortex）中發(fā)現(xiàn)的神經(jīng)元。它和位置細(xì)胞的相似之處在于，當(dāng)動物經(jīng)過給定環(huán)境中的一個小范圍區(qū)域時，二者都會發(fā)生強(qiáng)烈的放電；但與位置細(xì)胞不同，每個網(wǎng)格細(xì)胞都會在給定環(huán)境中的多個位置放電，放電的位置節(jié)點(diǎn)遍及整個環(huán)境，并形成六邊形網(wǎng)格。 ***豐富環(huán)境刺激（enriched environment stimulus）是指由于周圍的復(fù)雜環(huán)境給大腦提供的物理和社會環(huán)境的刺激。大腦在更豐富、更刺激的環(huán)境中具有更高的突觸發(fā)生率和更復(fù)雜的樹突，導(dǎo)致大腦活動增加。 本文譯文原載于《神經(jīng)現(xiàn)實(shí)》，《知識分子》獲授權(quán)轉(zhuǎn)載譯文。 作者簡介 https://nautil.us/issue/40/learning/for-kids-learning-is-moving 制版編輯 | 盧卡斯
而空間認(rèn)知和記憶對人類的意義遠(yuǎn)超日常生存：它們形成了我們的自我感知。過去的記憶就像是我們個體身份的支柱；我們用它鑄造了我們生活中的獨(dú)特?cái)⑹?。是這些故事塑造了我們的行動和決策，也為我們描畫出對未來的遐想的框架。
這個關(guān)乎神經(jīng)可塑性的發(fā)現(xiàn)令人著迷，但也敲響了警鐘。兒科醫(yī)生早已發(fā)出警告，兒童們玩耍的時間及其自由時間變少了，他們久坐不動的時間正變得前所未有地長。
有意思的是，我們其實(shí)都像H.M.和喬恩一樣。談及生命中最初那些年的記憶，我們無一不是遺忘癥患者。我們沒法回憶起2歲以前的事情，而直到6歲以前的記憶也都十分粗略和不可靠。這個奇怪的現(xiàn)象叫作嬰兒期遺忘（infantile amnesia），這之后是童年期遺忘（childhood amnesia）。幾十年來，它們在人類及其他物種（從大鼠到靈長類）中的普遍存在一直都是個謎。
天普大學(xué)空間智力與學(xué)習(xí)中心的首席研究員紐科姆說，“大家都覺得人生最開始那兩年太重要了?？墒牵绻覀兌紱]法記住這兩年，它們又是怎么個重要法呢？對于這個問題，我們確實(shí)有一些答案。但如果我們沒有一個清晰干脆的答案，那意味著，我們對大腦的了解還是太少。”
1978年，神經(jīng)科學(xué)家林恩·納德爾（Lynn Nadel）和約翰·奧基夫（John O’Keefe）出版了一本里程碑式的著作，《海馬體作為認(rèn)知地圖》（The Hippocampus as a Cognitive Map）。它提出一個理論：這個形狀像海馬一樣的大腦結(jié)構(gòu)是大鼠、人類以及其他動物對環(huán)境進(jìn)行表征的地方。這些認(rèn)知地圖為空間記憶、定向和導(dǎo)航提供了基礎(chǔ)。值得注意的是，空間記憶系統(tǒng)正是從我們自傳式的回憶中提取出了用于存儲情景及敘事方式的素材。的確，我們對經(jīng)驗(yàn)的記憶總是注入了時間-空間的背景。當(dāng)我們回憶很久以前發(fā)生的事，我們就會進(jìn)入一次精神上的時間旅行，將過去的事件發(fā)生的時間和地點(diǎn)在腦海中具象化。
納德爾在1984年發(fā)表的一篇論文中表述了這一假設(shè)。他與共同作者斯圖爾特·佐拉-摩根（Stuart Zola-Morgan）共同提出，只有當(dāng)一個生物體的大腦能夠?qū)Φ攸c(diǎn)進(jìn)行學(xué)習(xí)后才可能有情景記憶，而嬰兒期遺忘正發(fā)生于針對空間的海馬記憶系統(tǒng)尚未出現(xiàn)的時候。
而如今，納德爾卻認(rèn)為在這個假設(shè)中，不管是對嬰兒期遺忘的定義，還是對海馬體成熟過程的描述都太過簡單化。但發(fā)育本身以及它與記憶之間的關(guān)系已經(jīng)成為神經(jīng)科學(xué)過去30年的議題中十分關(guān)鍵的一環(huán)。大腦是天生就能發(fā)育出空間和情景記憶系統(tǒng)的嗎？還是說這一過程需要經(jīng)歷的參與？
2010年，兩個不同的研究團(tuán)隊(duì)都揭示了這個發(fā)展過程是如何發(fā)生的。他們在尚未斷奶的大鼠腦中放置電極，在它們自由移動時記錄海馬體中單個神經(jīng)元的放電。這兩個團(tuán)隊(duì)一個來自挪威科技大學(xué)，另一個來自倫敦大學(xué)學(xué)院，二者都從大鼠出生的第16天開始記錄了數(shù)百個頭向細(xì)胞、位置細(xì)胞和網(wǎng)格細(xì)胞。
研究者發(fā)現(xiàn)，在幼年大鼠睜眼的幾天后、開始離開巢穴探索環(huán)境之前，這三種細(xì)胞就都已經(jīng)出現(xiàn)了。但是在這三種細(xì)胞之中，只有頭向細(xì)胞是完全成熟的。幼鼠需要對環(huán)境進(jìn)行幾周的探索，然后位置細(xì)胞和網(wǎng)格細(xì)胞才會成熟。從這些數(shù)據(jù)中，兩個團(tuán)隊(duì)得出結(jié)論：即使在形成認(rèn)知地圖的 “零件” 就位之后，空間學(xué)習(xí)的能力仍會持續(xù)提高。
7歲之前，兒童的海馬體體積和他們的情景記憶能力有很強(qiáng)的關(guān)系—海馬體越大，他們回憶事件細(xì)節(jié)的能力也就越強(qiáng)，而這也正是童年遺忘完全退散的年齡。
納德爾說，“海馬體不是某天突然出現(xiàn)的。但是它的功能確實(shí)是慢慢實(shí)現(xiàn)的；正是這個網(wǎng)絡(luò)以及海馬體各個部分內(nèi)部的連接讓你有了長期情景記憶?！?br style="margin: 0px; padding: 0px; outline: 0px; max-width: 100%; box-sizing: border-box !important; overflow-wrap: break-word !important;"/>
2016年夏天，紐約大學(xué)神經(jīng)科學(xué)中心的一個研究團(tuán)隊(duì)在發(fā)表的文章中提到，他們發(fā)現(xiàn)海馬體的發(fā)育極易受到學(xué)習(xí)的影響。該團(tuán)隊(duì)選擇了兩個階段的幼年大鼠進(jìn)行研究，一個是出生后的第17天，大致對應(yīng)人類的2歲，另一個是出生后24天，大致對應(yīng)了人6到10歲的這一階段。
格倫伯格過去20年的研究都聚焦在具身認(rèn)知理論上，該理論認(rèn)為，不論是有意識還是無意識的認(rèn)知過程都離不開我們的身體，就像笛卡爾說的那樣。我們在世界中的經(jīng)驗(yàn)及思考都與我們的腿、胳膊、眼睛、耳朵、運(yùn)動系統(tǒng)以及情緒系統(tǒng)的存在密不可分。格倫伯格說，“如果身體沒有影響認(rèn)知等能力的演化，那才不合理。我們不是計(jì)算機(jī)，我們是生物系統(tǒng)。我們不是被設(shè)定好的程序，而是演化的產(chǎn)物。我們應(yīng)該把人類的認(rèn)知看作是其他動物的認(rèn)知能力之延伸。”
不過自身運(yùn)動開始的早晚似乎遠(yuǎn)沒有兒童探索環(huán)境的程度重要；2014年，荷蘭的研究者發(fā)現(xiàn)，在4歲之前，童年期探索環(huán)境程度更高的兒童擁有更強(qiáng)的空間記憶能力以及流體智力（fluid intelligence），也就是解決問題、總結(jié)規(guī)律以及邏輯的能力。
而格倫伯格的想法并不能解釋為什么兒童從生命最初開始自身運(yùn)動到6歲時擁有穩(wěn)定的記憶能力要花上這么長時間。他提出，這可能是因?yàn)閮和枰銐蜇S富的空間探索及復(fù)雜認(rèn)知地圖建立的經(jīng)驗(yàn)，來發(fā)育出像成人一樣全面運(yùn)作的海馬記憶系統(tǒng)。
跟上一代人相比，現(xiàn)在的孩子們進(jìn)行自由活動及戶外運(yùn)動的時間大大減少了。一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，在1981到1997年間，孩子們自由玩耍的時間減少了25%；另一項(xiàng)聚焦于西雅圖的學(xué)齡前兒童的研究發(fā)現(xiàn)，孩子們一天70%的時間都在坐著。因此，盡管美國兒科協(xié)會建議每天至少做2小時體育活動，大部分孩子卻沒有這么多玩耍的時間。
根據(jù)我們對海馬體發(fā)育、嬰兒期遺忘以及空間認(rèn)知三者之間關(guān)系的最新理解，除了要對抗肥胖以及多動癥等問題，我們還要讓孩子們有探索和建立認(rèn)知地圖的機(jī)會，因?yàn)樗麄兊恼J(rèn)知健康，也就是大腦中將通過各種方式不斷影響自我感知的那部分正是有賴于這些機(jī)會才得以正常發(fā)育。大量數(shù)據(jù)表明，成癮、創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙、精神分裂癥以及阿茲海默癥的發(fā)生都與海馬體體積的下降有關(guān)。
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