索尔克生物研究所的研究人员上周报告称，人类大脑的记忆存储容量比之前认为的要大一个数量级。《研究结果》最近在eLife杂志上详细阐述，其意义不仅在于它揭示了存储空间，更重要的是，它推动我们更好地理解信息究竟是如何在我们的大脑中编码的。
我们的大脑究竟能容纳多少信息是一个长期存在的问题。我们知道，人脑由大约1000亿个神经元组成，每个神经元与至少1000个其他神经元相连，总共约100万亿个连接。我们也知道，这些连接或突触的强度受经验调节。当突触两侧的两个神经元同时活跃时，该突触会变得更强；树突棘（接收神经元上的天线）也会变大以支持增强的信号强度。这些强度和大小的变化被认为是记忆的分子相关物。不同的天线大小通常与计算机代码的位进行比较，只是它们可以假设一系列值，而不是1和0。直到上周，科学家还不知道确切有多少个值。根据粗略的测量，他们只识别出三种：小、中和大。
但一个令人好奇的观察结果促使索尔克团队改进了这些测量方法。在重建大鼠海马体（哺乳动物大脑中参与记忆存储的区域）的过程中，他们注意到一些神经元会彼此形成两个连接：一个神经元的轴突（或发送电缆）会与同一相邻神经元上的两个树突棘（或接收天线）连接，这表明重复的消息正在从发送者传递到接收者。由于两个树突都在接收相同的信息，研究人员怀疑它们的大小和强度会相似。但他们也意识到，如果两者之间存在显着差异，则可能指向一个全新的复杂性层面。他们推断，如果棘的形状或大小不同，即使消息来自同一个轴突，它们传递的消息也会略有不同。
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因此，他们决定测量突触对。果然，他们发现连接到同一信号神经元轴突的树突棘之间存在 8% 的大小差异。这种差异似乎很小，但当他们将该值代入他们的算法时，他们计算出总共有 26 种独特的突触大小。更多的突触大小意味着更大的信息存储容量，在这种情况下，这意味着海马体的整体存储容量比之前的三种大小模型所显示的要大 10 倍。“这比我们之前知道的容量大一个数量级，”索尔克研究所的员工科学家和该研究的主要作者 Tom Bartol 说。
但是，如果我们的记忆容量如此之大，为什么我们还会忘记事情呢？西北大学的记忆研究员 Paul Reber 说，因为容量实际上不是问题，他没有参与这项研究，“任何对神经元数量的分析都会让人感觉到人脑的巨大容量。但这无关紧要，因为我们的存储过程比我们体验世界的过程要慢。想象一下一个具有无限存储容量的 iPod。即使您可以存储有史以来写过的每首歌，您仍然必须购买和上传所有这些音乐，然后在您想播放它们时调出个别歌曲。”
Reber 说，几乎不可能量化人脑中的信息量，部分原因是它包含的信息远远超出我们的意识：不仅有事实、面孔和可衡量的技能，还有基本功能，如如何说话和移动，以及更高级的功能，如如何感受和表达情感。“我们从世界中获取的信息远多于‘我记得昨天发生了什么？’”Reber 说。“我们仍然不真正知道如何从计算突触强度扩展到绘制这些复杂过程。”
然而，索尔克研究所的研究让我们更接近了。“他们完成了一项惊人的重建，”Reber 说。“它不仅大大增加了我们对记忆容量的理解，更重要的是增加了我们对记忆存储实际复杂程度的理解。” 这些发现最终可能会为各种进步铺平道路：例如，模仿人脑数据传输策略的更节能的计算机，或者更好地理解涉及突触功能障碍的脑部疾病。
但首先，科学家们将不得不看看在海马体中发现的模式是否适用于其他大脑区域。Bartol 的团队已经在努力回答这个问题。他们希望绘制出神经元之间传递的化学物质，这些化学物质比可变突触具有更大的存储和传输信息的能力。至于对全脑容量的精确测量，“我们还有很长的路要走，”Bartol 说。“大脑仍然为我们保留着更多、更多的谜团等待我们去发现。”
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