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科學家對大腦的了解有多少

生活 更新时间:2024-08-08 04:12:46

人類大腦擁有大約860億個神經元,這些神經元之間通過一種名為“觸突”的結構來互相聯系,平均下來,每一個神經元都擁有數千個“觸突”,而這些“觸突”則是保存人類記憶的基礎物質結構,就算每一個“觸突”隻能保存1個字節,人類大腦的理論存儲量至少是100TB的量級(注:1TB=1024GB=1048576MB)。

科學家對大腦的了解有多少(我們高估了自己的大腦)1

一般來講,目前主流家用電腦的存儲量也就是1TB,也就是說,如果按照以上的數據來計算,那麼人類大腦的存儲量就至少相當于100台這樣的電腦,據此我們似乎可以認為,人類大腦的存儲量非常大,然而仔細想想的話,我們就會發現實際情況卻不太像。

在我們的記憶中,那些曾經的人和事、背誦過的課文和單詞、學習過的定理和公式、看過的電影和書籍,隻要時間稍微久遠一點,都已經變得非常模糊了,有些時候,我們甚至連幾天前具體做了些什麼事都會記不清楚,所以我們有理由令人懷疑,會不會是我們高估了自己的大腦?

科學家對大腦的了解有多少(我們高估了自己的大腦)2

實際上,科學界也對此非常感興趣,為了研究人類大腦的真實存儲量,科學家做了個實驗。

該實驗進行于上世紀80年代,由貝爾實驗室的托馬斯.蘭道爾(Thomas K Landauer)博士主持,參與實驗的有多名計算機科學家、語言學家以及心理學家。

實驗過程為,首先招募大量的志願者,然後請他們專心記憶一些圖片、影像、聲音、文字等等信息,在随機等待一段時間(幾分鐘至幾天)之後,研究人員會測試志願者們到底記住了多少信息,值得一提的是,在測試中,研究人員還會給志願者提供一些判斷題和選擇題,這樣就可以幫助志願者回憶起一些較為模糊的記憶。

科學家對大腦的了解有多少(我們高估了自己的大腦)3

接下來,研究人員會将這些“已經被記住了的信息”轉化為可以量化的數字信息,再結合志願者的數量和記憶的時長,計算出志願者平均每一秒可以記下多少字節的信息。

科學家認為,這個計算結果其實就可以看作是人類大腦平均每一秒的儲存量,如果将其乘以人類在一生中可以用來記憶的平均時長,就可以估算出人類大腦的真實存儲量。

科學家對大腦的了解有多少(我們高估了自己的大腦)4

該實驗的結果顯示,人類大腦的真實存儲量的數量級為10^9字節,也就是大約1GB,如果按此計算的話,這大概隻相當于目前主流家用電腦的存儲量的千分之一。可以看到,這個實驗結果是令人失望的,盡管這隻是一個大緻的結果,但也在一定的程度上說明了,人類大腦的真實存儲量可能比想象中小得多,而這也與我們的實際體驗相符。

為什麼會這樣呢?其實我們可以簡單地理解為,人類大腦的主要功能是處理信息,而不是存儲信息。

一方面,大腦需要對大量的外界信息進行及時地處理和反饋,另一方面,我們身體内部的各種生理活動也需要大腦來參與和協調,這說起來簡單,實際上卻異常複雜,可以說我們身體的一舉一動都是大腦經過海量計算後的結果。

值得一提的是,通常情況下,我們的大腦在記憶某個事物的信息時,隻會提煉出其中的關鍵信息進行抽象記憶。

科學家對大腦的了解有多少(我們高估了自己的大腦)5

比如說當我們在試圖記住上面這張圖的時候,我們的大腦通常隻會記住其中的一些關鍵元素,如藍天白雲、陽光、水面以及水邊的植物等等,而當我們回憶起這個畫畫的時候,大腦就會根據這些信息來調取相應的抽象模型,進而将其還原成記憶中的畫面,至于這個“抽象模型”,則是在人類的成長過程,大腦對接收到的各種外界事件的信息進行分類歸納的結果。

盡管抽象記憶無法精确地還原出事物的細節,但它卻特别節約信息所占用的存儲空間,因為抽象記憶基本上可以認為是文字信息,而與圖片、影像甚至是聲音信息相比,文字信息所占用的空間要小得多。

科學家對大腦的了解有多少(我們高估了自己的大腦)6

除此之外,人類大腦存儲的信息可分為“短期記憶”和“長期記憶”兩種,其中前者通常都是被我們認為沒有什麼意義的信息,因此它們要不了多久就會被大腦“删除”掉,而後者通常都是被我們認為有意義的信息,因此可以存儲較長的時間。

對于“長期記憶”,人類的大腦還有一種遺忘機制,簡單來講就是,大腦中已存儲的信息被标記為若幹個級别,級别越低的信息,就越容易被“删除”,一般來講,一條新存儲的信息的級别都比較高,但假如這條信息不常用,大腦就會持續降低它的等級,直到它被删除掉。

總而言之,雖然人類大腦的真實存儲量很可能比想象中小得多,但我們也不必太過失望,畢竟我們的大腦擁有精妙的記憶系統,隻要善于運用,我們就可以記住那些自己想要記住的信息。


好了,今天我們就先講到這裡,歡迎大家關注我們,我們下次再見。

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