记忆的基础是突触。
记忆是大脑的组成部分之一。 它可以帮助保护我们的安全——那个红色的火炉燃烧器很热，不要碰它！ ——并构成了我们的身份和关于我们生活的叙述的基础。
那么大脑是如何存储和检索记忆的呢？
最简单的答案是，人脑会随着每一次新的记忆而重塑自己。 这是通过突触的作用或脑细胞之间的微小间隙发生的。 脑细胞或神经元通过优雅的电化学系统相互交流。 一个细胞的电荷变化会触发突触释放一种叫做神经递质的化学物质。 然后神经递质被间隙另一侧的神经元吸收，在那里它们触发该细胞的电变化。
“最终，记忆被编码在电路中，而突触只是蚀刻这些电路的一种手段，”南加州大学的神经科学家唐·阿诺德说。 “这就是记忆产生时大脑的变化，你有这个新的电路来编码记忆。”
当一个神经元不断刺激另一个神经元时，它们的连接会加强，这意味着随着时间的推移，它们相互刺激变得越来越容易。 当他们很少交流时，他们的联系就会减弱，有时他们会完全停止交流。 在最基本的层面上，大脑可以通过加强神经元网络之间的连接来存储记忆。
记忆在大脑中存储在哪里？
人类记忆存储在几个大脑区域中。最重要的是海马体，它实际上是藏在大脑深处并像海马一样蜷缩起来的一对区域。这些配对区域对于初始记忆的形成很重要，并且在记忆从短期存储到长期存储的转移中起着关键作用。
短期记忆在消失之前只持续 20 或 30 秒。例如，你可能会记住一个新的电话号码拨打它所需的时间，但除非你一次又一次地排练这个号码，否则形成该短期记忆的神经回路将停止一起激活，并且记忆会逐渐消失.
当你排练信息或试图记住它时，海马体会启动以加强电路。随着时间的推移，长期记忆被转移到新皮质，大脑的外部皱纹部分负责我们的大部分意识体验。 （尽管因为大脑中没有什么是简单的，2017 年发表在《科学》杂志上的一项研究发现，这些长期记忆的一些残余物也留在海马体中。）
杏仁核是人脑的一个杏仁状区域，有助于处理恐惧等情绪，它在记忆中也发挥着作用。在三月份发表在《美国国家科学院院刊》上的一项研究中，阿诺德及其同事发现，当鱼学会将光与痛苦的感觉联系起来时，它们会在称为大脑皮层的一个区域中形成新的突触。 ，并且在大脑皮层的另一部分失去了突触。阿诺德说，大脑皮层类似于杏仁核，在研究中突触增强的鱼大脑皮层部分充满了参与处理疼痛刺激的神经元，而鱼在处理积极或中性刺激的神经元中失去了突触。
加州大学洛杉矶分校的神经科学家 Avishek Adhikari 说，情绪是记忆的重要组成部分。积极和消极的情绪情况都比中性事件更容易被记住，这可能是出于生存的原因：记住对你来说非常好或非常坏的事情可能很重要。
Adhikari 说，在情绪激动的情况下，大脑会释放更高浓度的某些神经递质，而这些神经递质的存在可以加强海马体中的记忆回路。
其他与记忆有关的区域是基底神经节和小脑，它们处理例如弹奏钢琴曲所需的运动记忆，以及前额叶皮层，它有助于“工作记忆”，当你需要保存信息时会涉及到根据昆士兰大学的说法，在你的头脑中足够长的时间来操纵它，例如在解决数学问题时。
记忆的奥秘
新神经元的形成在记忆存储中也起着重要作用，即使在成人大脑中也是如此。科学家们过去认为大脑在青春期后停止产生新的神经元，但过去二十年的研究表明，成人大脑不仅会产生新的神经元，而且这些神经元是学习和记忆的关键。 2019 年发表在《细胞干细胞》杂志上的一项研究发现，即使是 80 多岁和 90 多岁的人，海马体也会继续产生新的神经元。
在工作的大脑中很难观察记忆的形成和处理。阿诺德说，突触很小而且数量众多（成年人的大脑中有大约一万亿个突触），而且很难在大脑表面之外进行成像。成像方法还需要能够避免干扰大脑的功能。不过，新技术正在促成新发现。例如，当斑马鱼学会将闪光与不愉快的感觉联系起来时，为了观察它的大脑，阿诺德和他的同事改变了鱼的基因组，使其在突触上显示荧光蛋白。然后研究人员可以使用专门的显微镜拍摄这些突触的图像并监测它们的变化。
了解记忆的工作原理对于治疗阿尔茨海默氏症等疾病非常重要，阿尔茨海默症会导致记忆丧失。了解一些记忆的怪癖也有助于提高记忆力。例如，海马体不仅参与巩固记忆，还参与导航——考虑到在试图四处走动时记住你在哪里以及你去过哪里的重要性，这是有道理的。在记忆方面取得惊人成就的人就像记住 pi 到数万位数一样，经常借用海马体的空间记忆能力来做到这一点。他们会在心理上将他们想记住的每个项目与想象中的某个位置联系起来——这种技巧称为记忆宫殿。通过在脑海中想象这个地方，练习这种技术的人可以回忆起大量的信息。
“这是一件非常奇怪的事情，”Adhikari 说，“但之所以奏效，是因为海马体特别擅长并容易绘制空间路线图。”最初发表。