记忆的机制——如何训练孩子记忆力

上一篇 / 下一篇  2010-09-17 11:17:37

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  学习就是把信息记住,或新的行为的形成和习惯化。对于孩子来说,有意识的训练记忆的敏锐度和效率可能是最重要的,这是学习一切知识和技能的基础。

  但训练记忆力决不是机械的重复。恰恰相反,机械的不用心的重复会让孩子的记忆力变得迟钝并且效率低下。2000年获诺贝尔奖的Kandel等在八十年代的研究工作,基本上最终弄清楚了记忆的机制和基因调控过程。当然,这是科学近一个世纪长期研究积累的结果,在Kandel之前,从事这方面的基础性研究工作的至少还有十数位学者获得诺贝尔奖。伯克利的神经生物系主任、华人学者蒲慕明也在这方面做了很重要的工作,也值得获诺贝尔奖。

  现在已经清楚,记忆分两种类型。工作记忆,或短期记忆,就是我们通常说的注意力。 我们看到听到了什么就留下印象,即不同的信息通过大脑中的神经元之间的联结而关连在了一起。这是本能性的反应,持续时间很短,几秒到一两天,由少量蛋白质 类构件在对应不同信息的神经元长出的分支之间构成暂时性的联络,象在两个小岛上架了临时性的浮桥,让信息快车通过。以后不再需要的时候,这座浮桥就自动拆 除了,这些蛋白质类小器件去参与建设新的小岛之间的浮桥。而长期记忆,就是那些对自己一生有用的东西,要长期的记住而不能忘记的,形成过程就复杂得多了。 是在工作记忆的基础上,由信息刺激形成的神经脉冲导致的某些离子、分子浓度的变化并通过一系列的中间过程调控相关基因的表达,一方面促进神经元分枝的生长 锥的生产,并诱导生长锥的生长方向,以便与更多的特定的神经元形成联络,同时也在已形成短期暂时性联络的部位即已经架起来的浮桥处生成大量的蛋白类构件, 和大量钙离子、囊泡外膜等结合在一起形成一种固定的称为突触的结构,有选择性的控制信息快车的通过。也就是说,把原来临时性的浮桥变成了车辆可以选择性快 速通过的永久性的高速公路。这就意味着一首诗、一个画面或一个公式永久性的记住了。尽管每天几乎每时每刻人都在接受外界的信息,但只有在神经元之间建立永 久性的突触联结形成长期记忆即在小岛之间修起高速公路而不是临时浮桥,这种信息才算是有效信息。其它的信息只起行为的短暂的调控作用。当人在环境中遇到某 些相关的信息的时候,即高速公路可以让神经脉冲即信息快车通行了,就意味着这些以长期记忆方式被储存的信息被激活并相当于过去的感觉印象在大脑中重现。这 和计算机集成块中的某个寄存器传来了一个电压脉冲就意味着某种信息被程序读取的意义是一样的。某些技能型的行为也是如此,由外界信息和神经系统内部一些特 定神经元团簇之间的一系列动态反馈回路过程控制,如走路、骑自行车、打乒乓球、弹钢琴等等。神经回路的有序激活过程对应外部行为的过程。所以不管是学习方 面的记忆,还是技能方面的训练,都是一个需要物质和能量供给的过程,是一个象孩子长个一样的生长发育的过程,只不过外界信息的结构决定了神经网络的结构。 所以,只有形成了长期记忆,对一个人的心理发展才是有意义的。但短时记忆的机制也很重要,就是你不能见到什么听到什么感触到什么都记住,有些信息你必须很 快忘掉,否则那将会是很可怕的,不仅真正有用的东西记不住,你的神经系统可能很快就崩溃了。

  在形成长期记忆的过程中,某些代谢产物的浓度达到一定程度,会被内部感受器感知, 会产生疲劳、厌烦的情绪,即通过支配的腺体分泌一些激素抑制记忆这个过程的进行。这时就需要休息或转换一下注意力了。如果还想学习和记东西,就换些别的内 容,也就是换些另外的小岛搭浮桥修高速公路。如果学习这个过程中老师或者家长让孩子很不愉快,长期以往,这种不好的感觉和情绪也会和学习过程联系起来,并 让孩子一遇到学习就产生厌烦的情绪。这就很得不偿失了。把孩子教坏了让孩子学坏了还不如不教不学呢。许多家境不好、没有受过很好教育的孩子反而后来能有很 大的成就,就是因为他没有被教坏。而学习能力是与生具来的,只要放到合适的环境中自己都能发展得很好,好的教育只不过提高了效率和保证了高的成功率。创造 性就是在大量的吸收某些方面的信息的前提下这些信息对应的神经元按自身的结构和联系特性进一步组织构造衍生了新的、即原来文化中没有的东西。这就是文化的 创新,其中一部分称为科学和艺术。

  过去有个关于记忆和遗忘的艾宾浩斯曲线,是对很多人的这个学习记忆和遗忘过程大量 统计之后的结果。但真实的过程就是上述的在信息刺激下工作记忆过程的建立和进一步通过一系列中间过程调控基因表达形成长期记忆的过程。一个世纪以前巴甫洛 夫的条件反射理论,是从现象上对这个过程的描述。也是前面说的那个Kandel,上个世纪六十年代在巴黎做博士后时通过海兔的简单神经回路证实了条件反射的过程。神经生物学之父Kuffler上 个世纪六十年代在哈佛大学首创神经生物学系,主张把意识、思维问题定位在可以分离的单个神经元上。这是神经科学的圣经。后来有了分子生物学,就需要再加一 句,把意识、思维问题定位在分子和细胞的活动机制上。爸爸是在大二时候自己思考意识、思维问题认识到了这一点。在哈佛大学的这个实验室里,Kuffler 的几个学生是主力,后来都成了神经科学的中流砥柱。有两个学生Hubel和Weisel利用微电极检测神经电活动做出了外界不同形状信息与不同神经元的活 动对应的实验,并把视觉皮层的很多神经元对应什么信息都弄清楚了,后来这个工作就获了诺贝尔奖。爸爸不久前在美国专门拜访了这个实验室。其中那个叫 Hubel的一直待在这儿,早已退休,还在这个实验室保留了办公室,有时候还到实验室来。另一个叫Weisel的在洛克菲勒大学校长的位置上退下来后,还 在中国的成都建了一个合作实验室。Kandel学生时期对弗洛伊德的那套东西很感兴趣,后来很大程度上受这个Kuffler的影响,认识到把意识、思维问题定位在单个神经元上的重要性,才找到了合适的研究项目,做了海兔的神经回路的研究工作。60年代以后基因调控的研究逐步展开,Kandel等 终于在八十年代通过体外培养神经元把神经元之间通过信息刺激也就是条件反射建立回路的基因调控过程也大致弄清楚了。出生于台湾的华人学者蒲慕明做了大量神 经元生长锥在分子、离子诱导下的生长发育工作,这决定了神经元生长锥生长的方向,即可以跨过很多神经元而与某些特定的神经元建立联系而不是随意地或就近地 与某个神经元建立联系。正是如此,神经网络的特定结构才得以编码了特定的信息。一个人的神经网络的活动实时决定了人的意识、思维、动机、情绪、情感和行 为。

  即使不作任何主动的训练和学习,孩子在同样的信息环境中重复若干次以后,也就能够 记住这些信息了。对自身、家庭成员和周围环境的记忆,不需要做任何学习,都能记得很牢固。个人的一些不好的习惯性动作或行为,有时会无意识的表现出来,也 是因为长期记忆形成的东西不是一下子就能去掉的。一般某一个信息被记住,是数千到数百万甚至更多的微型高速公路建立的过程。神经元之间的突触联结也可以逐 步弱化,专业术语叫“去突触联结”,一是长期这种情景不重现,这些高速公路的墙角甚至一部分高速公路被挖走了去建别的高速公路了。一是矫正,即新的联结方 式置换、取代了旧的联结方式。还有就是病理性的,某个与基本生理功能无关紧要的局部的高速公路集体塌方受阻或垮掉了,高速公路还存在但不能通车,这也是记 忆的永久性缺失或遗忘。如果和重要的生理功能有关,那就是很严重的机能性问题了,人就出现行为的失调、紊乱或disable了。除此之外,记住的东西、形成的习惯没有办法很快很容易改变。

  记忆的机制搞清楚之后,如何最有效的训练孩子的记忆力,就很清楚了。

  首先是记有用的内容,记和孩子未来生活有关、对孩子将来的工作生活有帮助的东西。让孩子记一堆乌七八糟的东西,这是浪费生命和脑细胞资源。这就不多说了。我们在过去让Charles读 了大量的行为习惯方面的故事和科普读物。了解这些对他自己的行为习惯和对自身、自然环境和社会环境的理解是有帮助的。现在各个方面都有父母、老师的帮助, 将来每个人都是必须要独立的面对自然环境、自己的生活和社会的。我们在他很小的时候也放歌谣、古诗和古典音乐,他三岁不到的时候竟能诌出一首歪诗来。爸爸 特意买了一套二十张唱片的由著名播音员解说的特意为儿童制作的古典音乐欣赏,但Charles不 是很感兴趣,就浪费了。对《小小爱因斯坦》那套东西很感兴趣,爸爸收齐了看了很多遍。我们基本没有训练他在绘画方面的技能,因为这不是很难,大一点学起来 会更容易,效率也会更高一些。而主要是通过对他的读物的筛选为他提供一个好的对视觉画面进行吸收的环境。为他买的书的插图大都是国际上著名儿童漫画名家的 手笔,印刷质量和色彩也都比较好。他每天读书的时间其实很短,更多的是鼓励和放纵他自己随心所欲的玩玩具和探索周围环境,孩子需要一个自己自由驾驭和主动 控制的世界来张扬他的想象力、主动性、自我满足感和创造性。而读书和学习为他提供了一种想象力、心灵或意境的基本框架。

  其次,对信息的记忆是从简单开始逐步到复杂和抽象的。大致有一个从颜色、线条、形 状、立体、到运动的物体,然后是动态的过程,进一步的与喜怒哀乐之类情绪关联,就是情感的形成,然后是语言文字符号这种指代性信息与真实的自身状态或周围 事物和情境的关联。这个过程不用教,孩子发育到某个阶段就开始本能性的自学,出生后的学习过程是极其快速的,并以指数方式增长。如果这个时期给予好听的声 音、好看的事物或画面,孩子“天生”就有了某些对美的感受或艺术的“细胞”。更复杂的信息的学习,如科学、工程,道理一样。也是按信息内在结构循序渐进 的。这是一个学习方案或教育方案设计的问题,当然与记忆的效率关系很大,跨过了必要的结构层次的学习材料孩子不能理解差不多等于没有学,有时候也会打击孩 子的自信心。这个学习就不是很有效。

  这里主要说对某种特定信息记忆的效率。如果是要背会的东西,首先是量要适度,对于孩子来说不要太复杂太长篇的东西。还有就是轻松愉快,信息对应的情景好玩、滑稽或有趣。这个差别很大,爸爸在教Charles背书的时候,同样是四句话,有些Charles听 一遍或看一遍当时就记住了。比如他学习的课本中那些简单的韵文,爸爸特意翻到后面他没有学过的,让他读,有的四句读一遍就记住,一般十来句的读两三遍都能 记住。四句古诗,五言的,涉及的情景简单的,两遍三遍也能记住。但情景复杂的,特别是比较抽象的,有时候要重复读到十遍左右。因为只有四句话,一般背一首 诗加上爸爸的讲解时间不会超过十分钟。但有一次背一首诗,“黄河远上白云间,一片孤城万仞山。羌笛何须怨杨柳,春风不度玉门关。”爸爸讲了两遍,二十多分 钟了,还是背不下来。可能这首诗有些抽象,有些情景对他来说理解起来有些难度。但爸爸觉得主要的还是他当时不在状态。当天就放弃了。第二天接着背,很快背 会了。我们开始一天背一首,背了两个星期,爸爸感觉Charles有点压力,可以看到孩子背诗虽然时间很短但还是挺累的,有时候闭目冥想很艰难的样子。就说放松一点吧,一星期背一首。但这样又太松了,每天放学回来基本都是玩了。最后决定,根据难易程度,和其它作业的情况,或是否有事情,每周背2-4首吧。其它的,数学一般周末训练一下。中文故事或科普的,他自己玩的过程中有时候会主动拿一本去读读。玩一会儿再换个时间,或睡觉前,再读一会儿英文故事或中文科普。

  背的时候,注意力一定要高度集中在记的对象中,全神贯注,很用心但短时间强记。可以看到Charles这种短时间的记忆过程的“劳动强度”还是很大的,甚至有些吃力。爸爸开始教过他闭上眼晴集中注意力去想诗的情景和文字,有时候要他把自己先turn off一下,就是什么都不想。然后再turn on, 开始把情景一点一点装进大脑中去。他后来有时就会主动地把眼睛闭起来思考和冥想,因为现在已经不是他两三岁时对一些不太清楚意义的声音的记忆了。他现在已 经明白了诗中的文字代表的意思了,这种记忆是文字、声音和相应情景关系的同时记忆。这种强行记忆的习惯一旦形成,就会成为一种本能。以后只要是有意识的记 忆,效率就会很高。当然,开始在选材的时候,要尽可能轻松愉快,在游戏和玩乐之中,不知不觉就过去了。慢慢加大记忆量,孩子也不会有畏难情绪。出现二十多 分钟还没有记住那首难记的诗以后,爸爸就把一些感觉比较抽象难记的诗划掉了。先背容易的,有了大量的关于诗的素材和语汇的积累之后,再背难的抽象的就容易 了。爸爸过几天会检查一下他学过的中文课文,不知道老师是否在学校要求他们背会。但爸爸直接说课文篇目名称,有时提示开头一两个词,对学过的课文,爸爸还 没有发现他背不下来的。他的课本上的文字很浅显易懂,一般来说他读过三五遍就应该完全能记住了。

  另外,晚上睡觉前,早上醒来的时候,给孩子读一些有意义的东西,这是记忆能力最好 的时候。因为虽然睡着了,短时记忆或工作记忆结束了,但记忆构件的生产和长期记忆过程没并停止,睡觉之前读的东西对应的那部分神经元的生长是最活跃的。早 上醒来的时候,大脑中很多神经元中的成千上万个小工厂经过一个晚上的工作,积累储备了充分的蛋白类记忆构件,这时候修建高速公路的效率也是最高的。另外, 孩子身体的生长发育,也主要是在晚上睡觉时进行的。因为白天往往进行大量的体力和智力活动,是个物质和能量消耗很大的过程,身体的生长发育过程不占优势。 生物的所有细胞都是同源的,所有细胞基因调控过程都是类似的,身体其它部分的发育和大脑的发育的基因调控过程也是类似的,只不过是由不同的信息触发的不同 器件的构建过程。大脑的神经元细胞是进化中突变形成的特意为编码复杂信息从而更有效地控制支配行为和情绪以对外界环境事物做出更好的反应而被选择并通过基 因遗传的形式存在下来的。

  爸爸也根据自己的情况总结一下有关记忆方面的心得体会。

  爸爸的记忆力从记事儿起就很好,可能与小时候很随意的记住了很多俗语儿歌有关。我 们那里叫“曲儿”。那些歌谣没有什么特别的意思,当然记这些东西也没有任何压力,甚至没有任何目的性,就是玩。主要是在晚上睡觉前或早上醒了还躺在床上的 时候,大人很押韵很有节奏地念几遍,孩子跟着重复几遍。一首曲儿学过几次,就记得很牢固了。那时候家里情况好的点煤油灯,煤油是要花钱买的,都省着用。一 些家里买不起煤油还点松枝和菜油,烟很大照明效果也不好。不用时就把灯熄了。躺在床上,因为是黑暗中,只有声音,没有光线,没有其它信息的干扰,意识或想 象力可以很集中,记东西很快。这种习惯形成了,还没上学的时候,四句甚至八句的歌谣,基本上听一遍或两遍就能记住了。这是爸爸印象中唯一可以称为早教的东 西。还有就是小孩子听大人讲故事或听走村串乡说评书的,然后就讲给别的小伙伴听。那时是社会给孩子们提供的唯一娱乐,当然只听一遍了,听的时候聚精会神, 很入迷,然后可以把大段的故事绘声绘色复述出来,这也很锻炼记忆力。可能因为如此,入学以后背书轻而易举,所以爸爸学习成绩一直很好,很多时候遥遥领先, 考试在有些特殊情况下有过三次第二名,但背书从来总是第一名,从小学到高中从来没有过第二名的时候。很多人觉得元素周期表难背,但爸爸就花了二十多分钟, 半节早自习的时间就背会了,第二天又复习一下就没有再忘过,现在仍能熟练背出来。因为背书轻而易举,高中阶段对文学感兴趣背了大量课本不要求背的篇幅很长 的古诗文。现代诗谁都能写不稀罕了,而爸爸是后来同学中很少见到的可以很流畅的写点古典诗词的。当然三十岁以后基本没有写诗的心境了,诗就不写了。连爸爸 自己都觉得不可思议的,是高中学英语。那时英语压力比较大,老师一边讲爸爸就一边听一边默默记,一两页的课文,老师讲完,爸爸差不多就可以背会了。第二天 早自习复习一下,可以记得很熟练了。如果不是这样,爸爸所在的初中教学质量很差,初中教了爸爸三年英语的老师就学过三个月的英文,爸爸中考时英语只有二十 分,但那时是按公社划分数线录取的,结果爸爸的总分全公社很靠前,还是进入了不久就成为省重点的高中。在高中强记硬背的情况下学了三年,英语就赶上来了。 三年以后高考时英语全校名次也很靠前,和英语单科第一名就差一两分吧。主要是政治课中唯物辩证法部分自己根据逻辑和事实领悟得太超前,超越了教科书,教科 书中的观念是错误的。一般考试中出题水平不高还能按教科书的说法来对付,所以这门功课也常考第一。但高考的题目水平就比较高了,那些多项选择题和发挥论述 题很难把握分寸,结果高考这门功课才考了72分。 但其它成绩如数理化语文生物都发挥正常,总成绩仍是全校第二名,进了当时国内相当不错的一所大学,本来觉得应该可以进最好的那所的。其实在上学过程中爸爸 并不是那种花很多时间认真读书和做作业的学生,从小学二年级以后一般情况下能管住自己了,还算比较爱读书,但远远不是最用功、最刻苦的学生,习惯性的强的 记忆力和对课本透彻的理解起了很大的作用。高中毕业回到原来的初中代了一段时间课,给初中三个年级的不同班讲化学、英语、和数学。原来教过爸爸的各科老师 有不懂的问题都来问,爸爸成了老师们的“百科全书”。考试时候,三个班两百人左右,要批改的卷子量很大。于是就一边改卷子,一边暗记每道题目的分数,一边 加和汇总。改完卷子,总分数也出来了。因为是很用心的去记的,也不会出差错。这就是一心两用,金庸小说中不是有左右互博吗?一个道理。现在当老师的也可以 试试这一招,很经济的过程,很节省改卷子的时间的,大致可以节省50%。爸爸当“老师”可有很长的历史了,小学五年级开始代班主任老师批改同班同学的作业,有时候还批改作文和周记呢。晚自习很多时候班主任老师不来学校,爸爸就成了小老师负责监督班里同学的学习。

  进入大学以后,虽然第一次专业课考试仍得了第一名,但教科书已远远不能满足爸爸的 胃口,爸爸的注意力就主要用到了在图书馆读爱因斯坦文集和基本粒子物理学,其它哲学、心理学、社会学方面的著作,还有英国文学和文学艺术研究,关注科学面 对的前沿性、基础性问题,包括物理学中的统一场或统一相互作用,人类认识或科学面对的最后难题神经网络的结构和工作机制,在科学的道路上越走越远了。毕业 后经济能力许可,开始系统地了解绘画和音乐,收集自己感兴趣的唱片和画册。也看了大量的博物馆、艺术馆。这个方面和科学还不一样,从数学到物理到化学到分 子生物学到神经科学到社会科学,科学就只有几个点和面,有着内在的统一性,把基础的几个规律弄清楚了,就一通百通了。艺术这个方面不可能一蹴而就,是需要 长期的直观经验的积累的。近二十年过去了,爸爸也才基本上可以按自己的直观经验和理解根据艺术发展的脉络和演化机制去对文物和艺术作品进行粗略的判断和分 类、分期了。现在信息量太大了,要成为一个专业学者,能够谮别是否是有意义的信息并有意识的强记博闻是必要的前提。当然到了一定的程度,这是一种自己都意 识不到的习惯或本能了。

  爸爸的记忆力应该说比较好了。但是,由于所记的内容大都是有内在的结构和逻辑联系 的,而与这些内容无关的,就很难记住。比如科学史上有影响力的人,对很多人都有栩栩如生的印象。或现实社会中的人,被深深打动的,见过一面都不太会忘记。 不久前在哈佛广场,一个自弹吉它自唱的中年艺人,沧桑、坚实、富有弹性、中度透明的声音和悠然自在的旋律,比很多大歌星唱得都好听了。到了一定程度,艺术 不是外在的声音和画面,而是人生的态度和境界。所以对这个人就过目不忘。同样在哈佛广场,又一天遇到另一个自弹自唱的艺人,驻足听了一会儿,演唱水平和那 一个有数量级的差别。记忆中还有这个事儿,但已不太能回想起这个人的长相了。所以对现实社会中的人,见过好几次了,有时还是不太能记住别人长什么样儿,下 次见了面可能还是不认识,挺尴尬。不是不愿意去记住,实在是到了一定的程度,记忆的内在机制在起作用,不由自主。


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