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2020.08.27 11:10

【大腦S02E10】長期記憶的提取:是忘記了,還是無法想起來?

大腦好好玩 #S02E10

文|謝伯讓

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「你是忘記了,還是害怕想起來?」你有明明曾經記得的單字,卻突然想都想不起來。記是記住了,但如何想起來又是另一門深奧的學問哦!這集要教大家如何改善自己記憶提取,帶你從微觀和巨觀的角度認識長期記憶。(Pixabay)
「你是忘記了,還是害怕想起來?」你有明明曾經記得的單字,卻突然想都想不起來。記是記住了,但如何想起來又是另一門深奧的學問哦!這集要教大家如何改善自己記憶提取,帶你從微觀和巨觀的角度認識長期記憶。(Pixabay)

如果學習時的心情是傷心或快樂,在測驗時再次誘發傷心或快樂的情緒,可以幫助回憶——「重現學習時的心情」對於記起資訊有實質上的幫助。

【大腦S02E10】長期記憶的提取:是忘記了,還是無法想起來?

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各位聽眾朋友大家好,歡迎收聽鏡好聽製作播出的大腦好好玩,我是節目主持人謝伯讓,用科學故事,讓腦說話。」

 

用「小提示」幫助記憶提取

今天我們來看看記憶提取(retrieval)。「記憶提取」是每一個人都有的經驗,但當我們在提取記憶時,到底有什麼因素會影響提取呢?

學生們應該都會同意,有時我們費盡千辛萬苦、花了很多時間終於背誦完一些資訊;但當我們要考試、提取資訊時,腦中卻是一片空白,提取不出任何記憶的現象。

今天我們就是要來告訴大家,在記憶提取時,有哪些因素非常重要,而當知道這些記憶提取的關鍵要素後,或許你就可以設計一些小方法,來提升自己的記憶提取能力。

改善記憶提取表現的關鍵到底是什麼呢?

關鍵之一,就是各種的「提示訊息」。提示訊息可以分成兩大類,分別是文字提示,以及非文字的情境提示。以下我們就來介紹一下這兩種提示方法,以及一些實用的記憶提取小技巧。

 

想想提示字:分門別類的文字

我們先來看看文字提示。

心理學家透過實驗發現,受試者背完一些單字之後,比方說:鴿子、燕子、座椅、抽屜等等,然後請受試者直接回憶,受試者平均可以回憶出40%的單字。但是,如果我們給受試者一些「類別」的提示,告訴他們可以回憶鳥、傢俱等類別,平均他們就可以回憶出75%的單字。由此可知,文字的記憶在編碼或是提取時,「類別」的資訊可能參與其中,只要我們擁有類別的提示訊息時,就會有助於記憶提取。

另外一種跟文字提示的有趣現象,就是這些文字提示如果是「自己事先提出來的」,那它們的提示效果就會更好。比方說,有另外一項實驗發現,如果我們給受試者看「香蕉」這個目標單字,請受試者自己想出3個提示字,例如是「黃色、一堆、可食用」這3個提示字。實驗一共有600個像剛剛香蕉這樣的目標單字,受試者針對每個單字,都要想出三個提示字。

過程結束後,如果我們給受試者重看這些提示字,會發現他們就可以成功回憶出90%的目標單字。相較之下,如果他們看的是另外一個受試者給出的提示字,他們就只能成功回憶出55%的目標單字。

由此可知,如果提示資訊是自己提出來的,那麼提示的效果就會比較好。這其中的可能原因,就是當自己提出提示字時,這些提示字在我們的腦中本來就是和目標字連結比較強的,因此當我們再一次見到這些提示字時,很容易就會活化與之相連的概念和文字,就能讓我們輕易想起目標字。

從這個實驗結果,我們可以發展出一個生活中實用的記憶技巧:當你要記憶一個事物時,如果擔心以後想不起來,不妨用一些熟悉的東西去主動聯想,當以後需要想起這樣東西時,只要想一想這些聯想物,那麼這些聯想物就可以成為你的提示,幫助你想起你要回想的事物。

大家應該還記得上週的宮殿記憶法吧?宮殿記憶法使用到了我們上一集介紹過的編碼技巧,例如深度資訊處理、聯想、以及主動創造,而宮殿記憶法除了包含這些編碼技巧外,更重要的一個關鍵就是它「自帶提示」。如果你是使用家中的物體擺設來當聯想,因為你不可能會忘記家中的擺設,所以這等於是一種永遠都不會忘的提示,也因此宮殿記憶法才會這麼的有效。

 

情境提示:快樂學習,就快樂地想起來

除了文字提示之外,非文字的情境提示也可以幫助我們回憶,比如我們可以在回憶時「重現學習時的環境」,幫助我們回憶。

例如在一項實驗中,受試者被分成兩組,一組在水中閱讀,另一組在陸上閱讀。實驗結果發現,在水中閱讀的受試者如果還是在水中接受測驗,則他們的表現較好;同樣的,原本在陸上閱讀的受試者,如果之後還是在陸上接受測驗,則他們的表現也會較好。

但是,如果原本在水中閱讀,之後卻在陸上測試,則表現較差;同樣的,如果原本在陸上閱讀,但是之後卻在水中測試,表現也會比較差。由此可知,如果在回憶時「重現學習時的環境」,就能幫助我們回憶。

除了重現學習環境,「重現學習時的心情」也可以幫助回憶。比方說,如果學習時的心情是傷心或快樂,在測驗時再次誘發傷心或快樂的情緒,也會有助於回憶。

所以說,會影響記憶提取的因素很多,除了編碼方式會影響提取之外,「提取時的情境」也會影響回憶的表現。如果善用這些方式,其實可以技巧性的改善記憶力。而這些技巧,其實大家以前可能都已經很常使用了,只是你們之前可能不明白其中的原理,比方說模擬考,就是涉及了情境模擬以及我們上週提到過的主動測驗。至於其他提過的方式,如果大家有興趣的話,以後不妨自己試著應用一下,看看是不是真的有助於增強記憶力。

 

微觀大腦:突觸的長期增強作用

最後,我們來看一下記憶與大腦的關係。之前我們在介紹病人HM的時候,有稍微提過海馬迴和記憶的關係。現在我們再來看看最新的相關發現和理論。

關於記憶與大腦,我們可以從微觀和巨觀兩個角度來看。

從微觀的角度來看,學習與記憶發生時,腦中最關鍵的一項微觀變化就是神經元之間的突觸會發生改變,我們稱之為「長期增強作用」。

突觸是什麼?「長期增強作用」又是什麼?我們現在就來幫大家解說一下。

所謂的突觸,英文是「synapse」。突觸,就是一個神經元向外傳送訊息的神經纖維末端,和下一個神經元接觸的位置。

什麼叫突觸的「長期增強作用」呢?

想像一下腦中的兩個神經元,神經元A和神經元B。當我們在學習新事物前,一般情況神經元A的訊息會經由突觸傳給神經元B,然後神經元B就出現特定的激發速率。在學習新事物的時候,假設剛好需要神經元A和B的參與,那麼當新事物不斷刺激大腦時,這兩個神經元就會不斷溝通,導致突觸會出現結構上的變化。

最後,當學習完成後,突觸就會出現長期的結構變化。當訊號從神經元A傳到神經元B時,會讓神經元B的激發速率變的比以前快;而由於這種變化是長期存在的,所以我們稱之為「長期增強作用」,英文是「long-term potentiation, LTP」。

大家可能有聽過一句話,就是知名神經科學家 Donald Hebb 所提出的海伯法則(Hebb’s law),他說:「一起活躍的神經元就會相連在一起」講的就是這種「長期增強作用」。

長期增強現象很重要,但長期增強現象似乎還不足以完整解釋學習與記憶。長期增強現象只著重在描述兩個神經元之間的連結變化,但腦中的神經迴路通常都不會只有兩個神經元—一般來說神經迴路都會涉及多個神經元。

現在問題就來了,如果「長期增強現象」只能增強兩個神經元之間的連結,當我們需要把很多個神經元同時連結起來,讓多個神經元可以同時激發,該用什麼樣的機制才能做到呢?

或者我們換個方式問。如果有一個神經元接受來自好幾個不同神經元的訊號,但是這些訊號到達的時間點都不一樣,那要用怎樣的機制,才能讓這些訊號同時到達呢?

關於這個問題,神經科學家最近有了新發現,答案就在「髓鞘」身上。髓鞘,脊髓的髓,刀鞘、劍鞘的鞘,英文是「myeline」,髓鞘就是包覆在神經細胞向外傳送訊息的神經纖維上面的脂質(脂肪),它的功能就是絕緣,像包覆在金屬電線外的橡膠一樣,可以讓訊息傳導速度變快。

神經科學家發現,腦中有一個機制可以改變髓鞘的厚度和長度;而只要加厚、加長髓鞘,就可以加快傳遞速度。反之,只要把髓鞘變薄、變短,就可以減慢傳遞速度。所以,如果我們需要讓好幾個神經元的訊號「同時」到達一個目標神經元,只要改變髓鞘的厚度和長度就可以了。

所以,從微觀的角度來看,學習與記憶的兩個關鍵角色,就是突觸和髓鞘。透過改變突觸和髓鞘,就能形成長期的生理結構變化,而這有可能就是形成記憶的神經機制。

 

巨觀記憶:腦部活動是儲存關鍵

看完了微觀角度後,我們再來看看巨觀的角度。從巨觀角度來看,和記憶形成最有關的腦區,就是內側顳葉(medial temporal lobe),其中包括海馬迴(hippocampus)、海馬旁迴(parahippocampal cortex)、內嗅皮質(entorhinal cortex)和嗅緣皮質(perirhinal cortex)。

這些腦區和記憶有關的早期證據,主要都是來自像是HM這樣的腦傷病人與動物實驗;後來當腦造影技術普及,我們也就開始找到越來越多的相關證據。

在一項研究中,神經科學家想要知道同樣是背單字,為什麼有時我們容易記得某些單字,但是卻容易忘記另外一些單字。這種差異的原因,有沒有可能是我們在進行記憶編碼時出現差異,才導致有些單字比較容易被記住?如果真的是編碼上的差異,那我們是否可能透過腦造影的技術,找出造成編碼差異的腦區?

為了回答這個問題,神經科學家就找來了受試者,請他們去記憶200個單字,受試者在記憶每個單字時,都必須花幾秒鐘去想像和單字有關的場景畫面,然後神經科學家就用功能性磁振造影的方法,記錄下他們的大腦狀態。

200個單字都想像完、記憶完後,神經科學家就測驗他們的記憶表現。結果發現,大約有一半的單字他們記得,然後有一半的單字記不得。當進一步檢視這些記得或不記得的單字所對應到的腦狀態時,神經科學家發現,有一個關鍵腦區出現了差異,這個腦區,就是「嗅緣皮質」,嗅覺的嗅、邊緣的緣,英文是「perirhinal cortex」。

科學家發現那些被成功記住的單字,受試者之前在想像這些單字時,嗅緣皮質的反應比較強;相對來說,那些沒有被成功記住的單字,受試者之前在想像這些單字時,嗅緣皮質的反應比較弱。

由此看來,有一種可能的解釋就是:如果受試者在記憶單字時,嗅緣皮質的參與比較多,就比較有可能記住該單字;但如果在記憶一個單字時,嗅緣皮質的參與比較少,就比較有可能記不住該單字。

有趣的是,同樣的現象並沒有出現在海馬迴中。為什麼海馬迴沒有差別呢?有一種可能的解釋就是,有可能海馬迴是負責記憶的形成,而嗅緣皮質則是負責記憶的儲存。由於每個字受試者都有試著去記憶,因此海馬迴都參與了其中;但是只有當被儲存到嗅緣皮質後,受試者才記得住,所以才會出現嗅緣皮質活動和記憶表現正向關的現象。

上述的這種解釋方法,就是所謂的「記憶固化標準模型」(standard model of consolidation)。這個模型理論認為,記憶一開始形成時,海馬迴和其他相關腦區都會涉入,但是在記憶固化的過程中,海馬迴會慢慢淡出,最後完全交給儲存記憶的腦區去處理。

不過,關於「記憶固化標準模型」,其實還有一些爭議。由於時間的關係,我們無法深入解說,希望下次有機會再來幫大家多做介紹。

總結以上,在今天的內容中,我們介紹了長期記憶的提取。生理方面,我們介紹了記憶的神經機制,包含微觀的長期增強作用、髓鞘的變化,以及巨觀的大腦關聯。最後在理論方面,我們則討論了記憶的固化現象。

關於以上的介紹,如果大家有問題的話,歡迎到鏡好聽的粉專或instagram,或是我的臉書上留言。我是大腦好好玩的節目主持人謝伯讓,用科學故事,讓腦說話。我們下次再見!」

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