人的记忆系统内容（人类记忆系统之谜，也许就是这么回事儿）
本文发布于开发游戏的老王的知乎 |CSDN 博客
全文约7000字 推荐阅读时长25分钟大脑被认为是迄今为止这个世界上 ，人类已知最复杂且最神秘的系统 ，所以在探索大脑的时候 ，没有确凿的依据请勿盲目忽略任何潜在的可能性 。
先给出本文的核心猜想： 人类长期记忆的物理载体是光；短期记忆的物理载体是电；并非通过任何大分子物质编码形成 。
0. 前言
人类记忆系统主要是神经 、医学以及生物学家的研究范畴 。然而2022年将至 ，该领域的研究依然如盲人摸象一般 ，除了大量碎片化的解释和猜想 ，对于记忆的工作流程连个清晰 、完整 、自洽的像样理论都没有 。吃瓜群众老王有点着急 ，所以献上这篇码农视角的人类记忆系统的分析和猜想 ，希望能给相关研究者们一些启发 。
事情是这样的 ，老王偶然间意识到 ，有一种很常见的物理现象可以被视为信息检索的方式 。它和人类记忆检索有着非常多的相似性 ，并且让老王有了一个关于记忆物理载体的大胆猜想 。
我查阅了很多资料以后 ，颇为震惊地发现：“记忆检索 ” 这个事 ，目前尚未登上神经解剖学家的研究日程表 ，或是干脆被遗忘掉了 。请注意：“记忆的检索 ” 和 “记忆信息的传输 ” 绝非同一概念 。检索就是从海量的信息仓库中找到目标信息的过程（就好像搜索引擎） ，无论您如何抽象地概括人类记忆的工作过程 ，记忆的检索都应当是一个必不可少的环节！并且在现有任何计算机体系中 ，检索速度 、能量消耗 、系统的复杂程度等指标 尚未发现能够完美吻合人脑记忆检索特征的系统 。
基于这个猜想 ，我推导了一个非常简单的包含 “记忆输入 ” 和 “记忆检出 ” 两条主要信息通路的 “记忆回路 ” 。接着 ，我找来一些神经解剖学资料 ，看看在人脑中是否有可能存在这个记忆回路 。答案是：“我去！有可能！ ” 。依据神经元走向 、几何位置 、物理属性 、以及目前已知的器官生理功能 ，我为记忆回路中的关键组件一一找到了（疑似）对应器官 。
为了进一步验证记忆回路的合理性 ，我尝试用它来解释一些问题 ，比如：
条件反射的物理本质是什么； 各种类型的信息（一幅画一首歌一个故事）是如何“编码 ”形成记忆； 遗忘的本质是什么； 为什么有些事情我们经历一次就能牢记一生而有些事需要反复强化才能记住； 以及其它很多问题 。这些“历史性疑难问题 ” ，都有了惊人简单的解释 。全部内容都会在这几千字的文章中完成 ，本文浅显易懂 ，没有高等数学这样常人难以阅读的内容 ，请各位读者敞开思维 、放心阅读 。
本文中 ，我还会给出一些科学猜想 ，以供有兴趣的研究者在未来一证真伪 。记忆回路应该也适用于和人脑结构相似的其它动物 。为方便叙述 ，下文都用“人类 ”代替了 。
1. 记忆的物理载体到底是啥？
记忆的物理载体是什么？目前学术界没有明确的结论 ，主流观点认为：记忆的物理载体是蛋白质等大分子有机物经过编码存储在神经元上 ，此类说法下文将统称为“大分子编码说 ” 。码农老王对“大分子编码说 ”一直耿耿于怀 ，不敢苟同 。这种说法有太多无法解释的问题：1.各种类型的记忆（画面 、声音 、一首歌 、一个故事）是如何编码又是如何解码的 ，编码端和解码端如何确保一致？2.记忆的检索为什么如此之快？3.信息不是孤立的 ，它们是如何建立关系的？4.遗忘的本质是什么？等等诸如此类的问题 ，无论从神经学 、解剖学 、物理学还是逻辑上都没有办法解释 。本文中老王会基于自己建立的猜想对上述问题一一解释 ，并不断拿出“大分子编码说 ”来对比 ，相信各位读者能够明辨孰优孰劣 。
1.1 一个常见物理现象引发的大胆猜想
我问你英文单词apple是什么意思 ，你在脑中的“单词库 ”中找到了它对应的中文 ，并告诉我"apple是苹果" ，这个过程就叫做信息(记忆)检索 。信息检索本质上就是从一个存储(大量)信息的信息仓库 ，查找到你指定的信息 ，而记忆的本质也是信息 。
偶然的机会 ，老王注意到了一种常见的物理现象：滤镜（又称滤色镜） ，它是一种将指定（波长）色光滤出而吸收其他色光的有色透明镜片 。意识到了么？如果我们把各种波长颜色的光视为信息 ，那滤镜不就是一种天然的信息检索方法么？而且它还是极简单 、能耗极低 、极快的检索方式 ，它的检索时间不会随信息量的激增而增加（时间复杂度为常量O(1) ，常年写代码增删改查的老王对时间复杂度这个事尤其敏感） 。基于以上诸多特征 ，它几乎已经是最接近人类记忆检索的方式了 。
意识到这点 ，码农老王兴奋不已 ，心想：“难不成人类的（长期）记忆的物理载体是光 ，并且是基于类似透镜的方式进行检索的？ ” 这个想法目前有些不可思议 ，甚至有些荒谬 。但老王不太死心 ，打算以一种非常规的方法验证一下它的合理性 ，反正闲着也是闲着 。
于是基于上面的猜想 ，我推导了一个简单的记忆回路 ，逻辑非常简单：一条记忆输入通路；一条记忆检出通路（无论记忆以什么形式存在 ，逻辑上这两条通路也是必须存在的） 。
1.2 记忆输入通路
这条通路（如下图）是外界视觉 、听觉等信息形成人类最终记忆（长期记忆）的路线 。逻辑上是不是很简单？（关于短期记忆的原理我会在后面的文章中解释）
外界的信息通过对应的感觉器官转换成电信号（电记忆）通过神经元传导（这一步与教科书上的说法没有区别） 。接着电信号（电记忆）通过一个“电→光转换组件 ”转换成光信号（光记忆） ，输送到存储光记忆的仓库 ，暂时称之为 “记忆空间 X ” 。
记忆空间X是这篇猜想的“意外惊喜 ” ，所以容我卖个关子 ，把它放在文章的后面解释 。
1.3 记忆检出通路
这条通路（如下图）是记忆检出的通路 。逻辑上也是简单得无法再简单 。
在这条通路上应该存在一个可以进行光→电转换的组件 ，在意识中枢的检索指令驱动下 ，它可以形成一种“类滤镜 ” ，并将“滤出 ”的结果转换为电信号 ，再返回给意识中枢 。这个组件除去形成类滤镜的部分其功能是不是像极了我们眼睛？同样的记忆空间X会放在后面解释 。
2. 记忆回路的（疑似）生理依据
接下来我们从解剖学的层面 ，看看这个记忆回路有没有什么生理依据 。如上文所说 ，寻找记忆回路的（疑似）生理依据主要依据神经元走向 、几何位置 、物理属性 、以及目前已知的生理功能 。
2.1 记忆输入通路的生理依据
寻找输入通路非常简单 ，只要沿着各个感官的神经走向顺藤摸瓜就可以 。人类各个感官获取到外界信息后将各种形式的信息转换为电信号通过神经元传导至大脑皮层 ，从大脑皮层有一条结构整齐指向清晰的神经束 ，它汇集左右脑半球的神经元并直接指向大脑深处的胼胝体 。左右脑半球神经元汇集到胼胝体的意义是什么 ，学术界尚未定论 。然而依据我的记忆输入通路 ，沿着这条数据总线一般神经通路继续寻找 ，紧邻胼胝体有一个明显具有光学特征的器官透明隔 ，透明隔是一个结构简单的腔体结构其内充满透明隔液 ，它的功能目前未知 。惊不惊喜意不意外？
下图红色箭头走向 。
老王在《我做了开颅实验：从胼胝体切开术和额叶前部脑白质切断术聊一聊大分子编码说和老王谬论》一文中 ，对这段神经通路作用的合理性做出了进一步的阐述 。由于胼胝体和透明隔（这是一个较为模糊的区域）是记忆输入通路的末端 ，因此老王给出了如下猜想 。
猜想： 胼胝体透明隔附近区域存在可以将电信号转化为光信号的组织结构 。经过这个结构将神经电信号转换为光信号以后存储至记忆空间X 。
2.2 记忆检出通路的生理依据
检出通路就更好找了 ，已有的研究显示丘脑是人类的意识中枢 ，而在丘脑的后方并紧邻丘脑的位置有一个神奇的器官——松果体 。松果体坐落在大脑的深处 ，它的生理结构和人眼极为相似 ，对光敏感 ，而且能够分泌一种叫做“松果体素（褪黑素） ”的激素 ，有实验显示人类在闭目冥想的时候 ，松果体是活跃的 。经过几亿年的进化 ，在密不见光的大脑最深处竟然保留着一个对光敏感像眼睛一样的器官 ，惊不惊喜意不意外？这些是巧合么？
数学家笛卡尔曾经认为松果体是人类灵魂的窗口 ，这种说法和老王记忆回路中的松果体作用还真有点不谋而合呢 。
下图红色箭头走向 。
猜想：松果体在褪黑素的参与下可以形成“类滤镜 ”（光电转化已是事实无需猜想） ，而这个“类滤镜 ”也许就是解决计算机科学中“模式识别 ”的关键 。
证明（或者推翻）猜想的事让研究者们来做吧！来 ，我们从记忆回路的角度再次欣赏这个世界上最复杂最神秘的系统——大脑 。有没有感觉它变得不那么杂乱无章了？并且这些记忆回路中的重要器官都被层层保护布局在大脑中央最深处 。下面的部分 ，我再会从逻辑的角度看看记忆回路是否靠谱 。
3. 记忆回路的逻辑依据
本部分是一些逻辑内容 ，因此我会先给出假设 ，然后用它们来解释一些现象以验证其合理性 。
3.1 记忆的“数据结构 ”
从上面的记忆输入通路来看 ，外界信息按照时间顺序源源不断输入大脑并形成记忆 ，所以我们不妨从最简单的方式去猜想：记忆的“时间结构 ”就是一个简单粗暴以时间轴为序的线性队列结构 。
3.2 记忆的“单元 ”和“编码 ”
记忆的“单元 ”是什么 ，又是如何编码的？老王再来一个简单粗暴的猜想 。记忆的单元是 “场景 ”：每一时刻你接收到的各种视觉 、听觉 、嗅觉等信息的总和我称之为一个场景 。它们是如何 “编码 ” 形成记忆的呢？答：“几乎 ”不编码！
为什么是说“几乎 ”不编码？ 记忆的原始信息形式都是连续（模拟）信号
的形式存在的 。
按照大分子编码说：记忆需要经过抽样 ，并将连续（模拟）信号转换为离散（数字）信号 ，并且还必须存在一个复杂且统一的编码规则 ，才能保证记忆信息可以被解码识别；
按照老王的理论： 记忆信息始终以连续（模式）信号的形式存在 ，即使需要在电/光等不同物理载体（介质）间转换也仅仅是简单的线性映射关系 ，因此称之为基本“几乎 ”不编码 。先说视觉信息 ，人眼将接收到的光信号转换为电信号 ，再由记忆输入通路中的电→光转换组件（也就是我猜测的胼胝体和透明隔）做一个逆转换 ，还原成和之前几乎一模一样的光信号 。这种逆转换在物理上是可行的而且几乎可以简单到用光电的波段线性映射就可以实现 。除视觉以外的信息如何编码？它们首先都会被转换为电信号 ，然后依然以简单的映射方式转换为光信号 。常识告诉我们 ，有些波段的光我们是看不见的 ，称为不可见光 ，也许在记忆空间X中 ，它们就是用来存储其它类型记忆信息的 。
猜想：将一个声音样本通过某种线性映射关系转换成人眼不可见波段的光源并射入被验者眼中 ，一段时间以后会“诱发 ”被验者的“幻听 ”现象 ，被验者可以回忆起声音样本的内容 。
3.3 解释一些历史性疑难问题
到目前为止 ，我的记忆回路猜想是不是极其简单又自洽？接下来我们解释一些历史性疑难问题：
3.3.1 遗忘的本质是什么？人的记忆分为短期记忆和长期记忆两个部分 ，二者重要的分水岭是一天 ，简单地说短期记忆睡过一觉以后形成长期记忆 。下面是著名的艾宾浩斯遗忘曲线 ，我们重点关注长期记忆部分（1 day 以后的部分） ，短期记忆将在“关于海马体作用的猜想 ”部分解释 。
如艾宾浩斯遗忘曲线所示（其实凭借经验我们也可以得到相同的结论） ，长期记忆有衰减的趋势 ，但这种趋势很平缓 ，是一点一点衰减的 。这种现象用“大分子编码说 ”其实很难解释 ，类比成计算机的存储方式 ，要么这段记忆还存在要么它被彻底删除而消失 ，衰减是怎么造成的？神经元萎缩么？这样不会破坏它的编码么？还是每个记忆单元都要配备一个“权重标志位 ”？为什么有些记忆过了很久却能够记忆犹新？是谁在决定这些“权重 ”？“大分子编码说 ”无法解释上述问题 ，甚至每一种解释都会产生更多无法解释的问题 。
用老王的“以光为载体的记忆回路说 ”就可以非常简单的解释了：光（信号）本身具有能量（强度） ，那么以光为载体的场景就会随能量的衰减而衰减 ，并且衰减不会破坏记忆的“编码 ”（因为它几乎没有编码） ，只会让它变得“模糊 ” 。在“关于杏仁核作用的猜想 ”部分 ，我还会对遗忘的规律进行进一步的解释 。
顺便问一个有趣的问题：如果把遗忘定义为一段记忆信息从大脑里彻底消失 ，你确定你会 “遗忘 ” 么？还是记忆其实还在 ，因为它所在的“场景 ”能量衰减抑或是检索时没有形成合适的“滤镜 ” ，导致你仅仅是 “想不起来了 ”？
3.3.2 程序性记忆如何形成？举个例子：你参加了一个很热闹的聚会 ，里面有一些你熟悉或不熟悉的朋友 。几天或几周以后我问你：那天的聚会张三去了么？你半闭双眼 ，脑海里闪过聚会时一个个画面“噢 ，他去了 ，和李四聊了几句 ，坐了一会儿就走了 ，好像有什么急事 。 ”这就是典型的程序性记忆 。这种记忆用“大分子编码说 ”也是极其难解释的 。如何把整个复杂的聚会过程编码？这么复杂的编码如何解码？解码端和编码端如何保持一致性？如果你不是偶然遇见我 ，“张三去没去 ”这个问题也许永远不会被问到 ，那么记忆是把有用没用的所有信息全部编码成大分子物质？还是挑选可能有用的信息编码？谁来决定信息是否有用？又到了大分子编码说无解的困境 。
老王这个“以光为载体的记忆回路说 ”又闪亮登场了：你经历的所有“场景 ”都被“原汁原味 ”地保存 ，又“原汁原味 ”地还原 。不仅如此 ，在“关于杏仁核作用的猜想 ”部分我还会解释这个记忆回路如何轻松地区分记忆重要的和不重要的信息 。
3.3.3 条件反射的物理本质？大家应该都知道巴普洛夫著名的“狗和铃铛 ”的实验：最初狗听到铃声不会分泌唾液 ，而给狗喂食的时候他会分泌唾液；实验中每次给狗喂食的时候都摇铃铛 ，经过一段时间的训练 ，即使只摇铃铛不给狗喂食 ，它依然会分泌唾液 。巴普洛夫因此提出了条件反射理论 ，该理论成为神经科学的基础理论之一 ，同时条件反射也是人类后天学习的基础 。但其中一个关键性问题至今仍然悬而为解 ，那就是：狗粮和铃声之间的“关系 ”在大脑里是以何种“物理 ”的方式形成的？是神经？是骨头？抑或是更玄学的东东？它们产生于何时？是第一次就产生了？还是最后一次才产生？那么中间过程以及强化训练的意义是什么？是有个人拿着小本本在计数么？
用老王的“以光为载体的记忆回路说 ”解释就很容易了：狗粮和铃声出现在同一个“场景 ”里 ，它们的“关系 ”就已经建立起来了 ，只不过和狗粮存在同一场景的信息太多 ，狗粮和铃声的关系并不能凸显出来 ，随着不断地训练 ，狗粮和铃声共同出现的场景也越多 ，它们之间的关系也不断地“强化 ” 。这样当狗听到铃声的时候 ，意识中枢马上会发出指令识别（回忆）这种铃声 ，这样很容易将经常在同一场景的狗粮记忆也检索出来 ，于是就诱发了唾液的分泌 。是不是很简单而且能自圆其说？
在“关于杏仁核作用的猜想 ”部分 ，我还会解释为什么有些概念间的关系不需要强化就能建立？比如你吃某品牌的汉堡吃出一只蟑螂 ，我保证你一辈子都不会再吃这个牌子的汉堡 ，甚至你这辈子连汉堡都不敢吃了 。
3.3.4 其它以这个记忆回路为基础能够简单地解释太多现有理论无法解释的原理和现象 ，下文中还将补充一些 ，其它内容由于篇幅原因我会在后续文章中解释 。
4. 补充
关于海马体作用的猜想
海马体被认为是迄今为止人类研究“最透彻 ”的脑内器官 ，它的结构简单 ，成明显的层状结构 ，并有实验显示它和人类的短期记忆有着显著的关系 。根据我的推测在外界信息向记忆空间X输送信息的过程中 ，会将记忆信息以电信号为载体暂存到海马体形成短期记忆 。上文我猜测的记忆的数据结构就是以场景为单位简单的线性队列结构 ，这和海马体简单且明显的层状结构也是相吻合的 。
同时我给出进一步的猜想 ，人类睡眠的本质意义：除了机体的休息 ，最重要的就是将海马体中的电载体的短期记忆转换成光载体并输送到记忆空间X形成长期记忆 。这个过程会存在能量损耗 ，甚至可能把一些能量过于低的场景过滤掉 ，将较重要的场景输送到记忆空间X 。这很可能就是造成艾宾浩斯遗忘曲线中 ，睡眠后的次日记忆较睡眠前的当日记忆会有一个明显的“衰减 ”的原因 。
关于杏仁核作用的猜想
杏仁核位于记忆回路的附近 ，有研究显示它和人类的情绪有关 。我猜想杏仁核的作用是为记忆场景提供“能量 ” ，能够引起人类强烈情绪的场景给与较高的能量反之则给予较低的能量 ，当然记忆的“能量 ”除了和情绪有关也和人的各种身体状态有关 。所以记忆的场景在记忆空间X中的能量分布曲线应该是如下图这样的 。
回到之前吃汉堡吃出蟑螂的问题：看到蟑螂你毛骨悚然 ，激动的情绪给这个记忆场景大大的能量 ，并存储到记忆空间X ，成为一个能量的波峰从而一生都无法忘怀；而有些记忆却需要反复不断的强化才能记住 ，比如你最抗拒的背单词 ，每次背单词你都昏昏欲睡 ，注意力无法集中 ，每个场景的能量都很低 ，只有靠不断地重复才能够让它们叠加的总和达到一个能“想起来 ”的状态 。俗话说：“兴趣是最好的老师 ” ，老王竟然为这句话找到了物理学上的依据 ，OH Yeah！
一种不算罕见的“近期记忆健忘症 ”（我也不知道它具体叫啥名）
这种“健忘症 ”常见于老年人群 ，他们甚至可以想起二十年前的事情 ，但是往往对刚刚发生事情“毫无印象 ” 。按照现有的理论很难合理解释这种疾病的成因 。依据记忆回路 ，我分析：在记忆的输入通路中由于器官老化 、损伤以及病变等因素造成无法给记忆场景提供足够的能量 ，以至于无法“回忆 ” ，遥远的记忆相较于近期记忆反倒有了更强的能量 。
5. 记忆空间X
感谢你读到这里 ，希望我前面说的还算有道理 ，那么记忆空间X到底是什么？根据记忆回路中记忆空间X的输入口：透明隔和胼胝体区域以及检出口：松果体区域 ，记忆空间X的大致几何位置应该和丘脑区大致重合如下图所示：
记忆空间X就是丘脑么？不 ，丘脑不过是和鸡蛋差不多的一团蛋白质并不具对光的储存和吞吐能力 ，更不要说上面所猜测的它要容纳一个“光场景组成的线性队列 ”了 。
请允许我大胆猜测一下：
记忆空间X是一种我们尚未发现的“物质 ” 。 它的独特属性至少包括：可以存储以时间为序的由光场景组成的线性队列 ，并且具有对这种光场景的吞吐能力 。 它是一种场类物质 ，摸不着看不到 ，但可以通过记忆回路产生作用 。文章到这好像越来越科幻了 ，但如果我的推理没错 ，我是说如果 ，你有没有想过这个记忆空间X也许就是生命的本质呢？人类常常自问：生命难道只是物质的各种电磁现象产生的“副产品 ”么？也许我的猜想给你带来了一个新的可能 。至今达尔文进化论的一个空白 ，就是无法解释生命是如何从无到有产生的 ，是非生命物质偶然的碰撞产生的？答案也许就是生命这种物质本身就存在啊 。
关于这个对生命是一种物质的大胆猜想 ，我在《从进化论的角度聊一聊大分子编码说和老王谬论》一文中从进化论的角度阐述了它的合理性 。
6. 小结
这个记忆回路猜想给出了一个外界信息从输入大脑到形成记忆再到记忆检出的完整回路 ，并且在大脑中定位到了疑似器官和神经通路 ，这两点已经是当前所有相关理论所不具备的 。并且它还能够解释相当多历史性遗留问题 。这自然也是当前所有相关理论所不具备的 。整个记忆回路所涉及的各种信息转换也几乎都可以使用现有的物理数学知识进行解释 ，而且原理极其简单 。唯一令人“感情上不愿接受 ”的是回路中的记忆空间X ，虽然这是由记忆回路得出的一个推论 ，但你不能否认至少逻辑上 ，它也是自洽的 。所以码农老王不禁猜想：人类记忆系统之谜 ，也许就是这么回事儿吧！
7. 参考
百度
PS
看完这篇文章如果觉得挺有趣 ，可以关注我的专栏【老王的脑科学谬论】 ，专栏中还将从更多的角度解读老王的脑洞谬论：
《人类记忆系统之谜 ，也许就是这么回事儿》
《坚信人类记忆是以大分子物质存储的朋友们请看过来》
《从进化论的角度聊一聊大分子编码说和老王谬论》
《我做了开颅实验：从胼胝体切开术和额叶前部脑白质切断术聊一聊大分子编码说和老王谬论》
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