轉載自 瞻雲(zhanyun2028)
從某種意義上來說,為了成長,我們獻祭了童年。
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我們常常把嬰兒的記憶比喻成一張白紙,其實比喻成自適應的硬盤更加的恰當。
就像電腦硬盤在廠裡造出來,通電後就開始損耗一樣。你的大腦也還在媽媽肚子裡的時候,也已經開始損耗。
這是你 14 周時候的樣子:
對於以神經元個數論英雄的人來說,此時你已經達到了人生巔峰。
是的,當你在媽媽體內 3~4 個月的時候,隨著神經系統的發育,神經元個數達到了此生的極限。從此以後,神經元個數開始做減法,然後持續一生。
成年後你的神經元總個數,僅僅只有胎兒時期的一半。
雖然懷胎 10 月,但大腦神經元數目的爆發,卻主要集中在 2~3 月。
第 1 個月的時候,你的神經系統還是雛形,簡單得猶如原始魚類的大腦[1]。
但僅僅 1 周之後,就會形成端腦、間腦、中腦、後腦、末腦。
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2 個月前後,發育出五臟六腑、生殖系統。
到了第 3 個月,除了肺部需要在 180 天之後才開始形成外,基本上所有的器官都有了雛形。
這個時候,你的大腦才是貨真價實的「原廠配置」。
因為從第 2 個月的時候,你開始出現觸覺,第 3 個月出現味覺,第 5 個月出現聽覺,第 7 個月出現視覺…
總之,大約從 14 周前後,隨著各類感官系統的發育,媽媽體內的信息開始通過神經元傳輸,在你的大腦中留下痕跡,產生記憶。
人的記憶是通過什麼儲存的?
並不是神經元胞體,而是神經元與神經元之間的突觸連接[2]。
兩條相連的神經通路的強度被認為導致信息的儲存,從而產生記憶
但胎兒(嬰兒)大腦只有一個原始的智能學習系統,無法處理任何事情,不像電腦可以裝載高級軟件和資料,直接進行復雜工作。
人類剛出廠的時候,除了一味的儲存大量信息外,對外界信息的處理能力十分的低下。
現在的 AI 就是模仿人類大腦的學習網絡,一開始就是大量的信息攝入,然後不斷學習,不斷優化。一開始的人工智能總是給人留下又傻又蠢的印象,但隨著幾代升級後,很多細節就變得越來越智能。
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人一出生的時候,學習才剛剛開始。
一出生的剎那,光進入你的眼睛,聲音進入你的耳朵,空氣進入你的鼻子、奶水滑過你的舌尖,以及媽媽在你皮膚上的撫摸,無數的感覺轉化成神經電信號,到達你的大腦……
一方面你大腦處理能力低下,眼前任何事物,都足以讓你的感官超載。而另一方面,你的大腦每時每刻,都在不斷記錄這些新奇的信息,建立你自己的專屬神經網絡。
僅僅每一秒鐘,你的大腦便可以產生上百萬個突觸連接。
但對於至少需要 100 萬億突觸連接(大腦皮層 140~160 億神經元[3],每個的突觸連接可多達數千)的你,你那點記憶,此時簡直猶如儲存在巨大的黑暗匣子內。
所以,作為新生兒的你,記憶是碎片式的,還沒有連續記憶。一開始主要都是 5~15 秒鐘的短時記憶,超過 2 分鐘以上的記憶還很少很少。
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那如此短的記憶是如何延長的呢?
這是因為人類的突觸連接具有可塑性[4]。當建立突觸連接之後,如果你再接收到相同的信號刺激,突觸連接就會加強,相反長期不接收到相關的刺激,信息就會減弱[5]。
一個神經元發出的突觸連接總是有強有弱
我們從語言的建立過程來舉例,a、o 等元音是我們最容易也是最先掌握的聲音,我們對此最為熟悉,所以大腦最開始建立的相關神經通路,也最為強壯。隨著,我們從父母的聲音中積累越來越多的元音,隨後能掌握的單字往往也是單元音的,而且是疊詞,例如媽媽、爸爸。
隨著相關神經網絡的加強,自然也就有了形成長期記憶的基礎。
2 個月大的嬰兒,一般能有一兩天的記憶,有人認為嬰兒的驅動還沒有裝好(沒有神經基礎),然而早在 1999 年,就有人通過實驗研究發現,2 個月大的嬰兒通過週期性的反覆提醒,便能夠一直保持記憶[6]。
這說明,並非大腦沒有相關的記憶機制,而是大腦主動把這些記憶清除了。
大約 6 個月的時候,長期記憶越來越多,少部分能持續 1 個月之久。
到達 1 歲的時候,比起出生時,大腦中的突觸連接已經複雜了很多倍。
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人小腦中的浦肯野細胞,隨著你的成長,在你學會爬行、走路、奔跑,以及各種大動作、精細動作的學習之後,最終每個神經細胞會建立多達 10 萬個的突觸連接[7]。
簡直猶如鬼斧神工般的驚豔:
突觸連接的增加,也令腦子迅速膨大。
剛出生的時候,你的腦容量只有 350g,一歲便達到 950g,2 歲達到 1100g,3 歲便有了 1260g,達到成年人的 90%。
既然大腦發育得如此之快,記憶又是如何消失的呢?
還記得一開始,我把記憶比喻成硬盤嗎?
但人類的神經元或者突觸連接,並不像電腦的儲存單元一樣被晶體管數目和佈局限定死的。
儲存空間是隨著神經元個數、以及突觸連接情況而自適應的。
雖然在 14 周的時候,我們會誕生數量最多的神經元,但神經元質量參差不齊。人腦的空間就只有 1400ml 左右,你讓 10 個低質量的神經元建立 1 萬個神經連接,可能還不如一個神經元建立 5000 個神經連接更加的節能高效。
人類的大腦其實已經是一個十分優化的節能系統了,但哪怕如此,也需要消耗人體 20% 的能量。所以,一開始足夠多的神經元儲備,就是為了後續優化的。
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而人類童年記憶的消失,同樣在於大腦的優化。
兩三歲之前,記憶信息來者不拒,會形成十分紛亂的神經網絡。
兩三歲的孩子基本停不下來,這裡戳一戳,那裡爬一爬。雜亂的神經網絡,不僅不能形成穩定的人格,信息之間也會互相爭奪感官資源,造成注意力的不集中。
2 歲的幼兒擁有成年人 2 倍的突觸連接。
每個神經元平均有 7000 個突觸連接到其他神經元。據估計,一個 3 歲兒童的大腦大約有 10^15 突觸(1 千萬億個)。
而一個成年人的估計各不相同,從 10^14~5 x 10^14 突觸(100 到 500 萬億)不等[8]。
是時候建立比較穩定的人格了。
來自基因裡的龐大力量,驅動著大腦前所未有的變化——一場盛況空前的突觸修剪[9]開始了。
對於長期不用的記憶,神經連接會減弱,大腦判定相關信息沒用了,就會直接刪掉。
雖然你覺得幼兒園初戀的面孔是你珍貴的記憶,但基因裡的祖傳密碼卻告訴大腦,這些垃圾記憶如果不刪,這腦子以後就不好使了。
最終,你的大腦留下主要的神經網絡,開始刪除絕大多數的雜亂鏈接。
這個過程很像磁盤整理+垃圾清理+智能迭代升級。
隨著你大腦變得越來越高效節能,你的人格越來越穩定,但同時你的童年記憶也正在消失。
兩三歲以前的記憶流失速度,比大多數成年人想象中的快得多。
有研究統計,5 歲的時候,你往往還能記住 3 歲前 80% 的重要事件。到了 7 歲時,便只剩下了 40%[10]。
隨著年齡的增長,童年記憶流失得越來越多。
到了 8-9 歲的時候,就已經只能回憶到 3 歲左右,成年人通常只能回憶到 4-5 歲,年老之後,甚至只能回憶到 6-7 歲。
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總的來說,正常人的最早的記憶能追溯到 3~4 歲,只有極少數人能追溯到 1 歲。
以付出童年記憶為代價,進入青春期之前,我們的注意力變得前所未有的集中起來,從而有了學習更多人類知識和社會經驗的基礎。
研究表明,12 歲以後,大多數人可以輕鬆集中注意力 30 分鐘以上。但 5-7 歲的小兒,能集中注意的平均時間只有 15 分鐘左右[11]。
除此之外,我們在嬰幼兒時期,還把更多的記憶用在了視覺、聽覺、嗅覺、味覺、觸覺等感官體驗,花了更多的記憶學習語言,以及概念記憶,事件記憶部分就是很單薄的。甚至在吃飯、走路、游泳、騎自行車等活動中,形成的是程序性記憶,大腦主動把紛雜的場景給刪除了。
不要以為生活中忘掉的細節,就一定鎖在深層記憶中。
某一些細節大腦是真的徹徹底底刪除了,永遠找不回來了。
但唯一的好處,是讓程序性記憶轉化成我們幾乎本能的行為,讓我們終生受用,儘管我們可能永遠回憶不起學習它的細節了。
記憶,是每個人自我意識的組成部分之一。
所以我才說,從某種意義上來說,為了成長,我們獻祭了童年的自己。
參考來源:
[1] 《人類胚胎學》或《組織學與胚胎學》任意版本
[2] University of Kent. "A new theory for how memories are stored in the brain." ScienceDaily. ScienceDaily, 1 March 2021.
[3] Bartheld C V , Bahney J , Herculano-Houzel S . The search for true numbers of neurons and glial cells in the human brain: A review of 150 years of cell counting[J]. Journal of Comparative Neurology, 2016.
[4] Gerrow K , Triller A . Synaptic stability and plasticity in a floating world[J]. Current Opinion in Neurobiology, 2010, 20(5):631-639.
[5] Warburton E C . Long-Term Potentiation and Memory[J]. Springer Berlin Heidelberg, 2010.
[6] Rovee-Collier C , Hartshorn K , Dirubbo M . Long-term maintenance of infant memory[J]. John Wiley & Sons, Inc. 1999, 35(2):91-102.
[7] Tyrrell T , Willshaw D . Cerebellar Cortex: Its Simulation and the Relevance of Marr's Theory[J]. Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences, 1992.
[8] David A,Drachman.Do we have brain to spare?[J].Neurology,2005,64(12):2004-5.DOI:10.1212/01.WNL.0000166914.38327.BB.
[9] Craik F I M , Bialystok E . Cognition through the lifespan: mechanisms of change.[J]. Trends in Cognitive Sciences, 2006, 10(3):131-138.
[10] 童年的記憶被誰偷走了[J]. 人民週刊, 2017, 000(006):83-83.
[11] 《幼兒教育心理學》