3-5 知識如何儲存到腦神經系統
<第三篇：觀念探討>
根據研究，腦神經細胞是記憶發生的地方。
你玩過七巧板嗎？你知道那七塊板子，靠著不同組合可以組出多少種形狀嗎？你學過英文吧？英文字母只有２６個字母，卻可以拼出幾十萬個英文單字哩！你玩過童軍旗語嗎？靠著改變舉旗的方式，很多資訊都可以傳遞。你知道嗎？印第安人還可以靠著燒材冒煙，控制煙的形狀和方式來傳遞消息呢！
腦神經細胞也是用類似的方式來表達訊息，他們以彼此連結的方式，產生無數的組合，來表達各種不同的資訊。由於腦神經細胞的數目非常多，所以他們可以產生無數種的狀態，來紀錄我們一生中所面對的無數資訊。這些資訊包括我們所看到的影像，所聽到的聲音，所聞到的味道，以及其他抽象的觀念，思想，情感等等。
「工作記憶區」與「永久記憶區」
學過電腦的人都知道，電腦裡基本上有兩種儲存資料的地方，一種是RAM，一種是硬碟。RAM存取資料的速度快，但價格貴，資料也存不久。硬碟存取資料的速度慢，但價格較便宜，資料也存得久。
人腦也一樣，雖然都是用腦神經細胞來記憶，但基本上有分成兩種記憶區，一種叫「工作記憶區」(Working Memory)，另一種叫「永久記憶區」(Long Term Memory)。
簡介「工作記憶區」
「工作記憶區」就像電腦裡的ＲＡＭ一樣，處理速度快，我們的思考，推理，想像，分析等工作，都是在這個區域進行，才能馬上運算出結果。舉例而言，當我們見到一個朋友時，工作記憶區就會進行大量的比對分析，最後找到這個朋友的名字，讓我們可以稱呼對方。
簡介「永久記憶區」
「永久記憶區」就像是電腦裡的硬碟一樣，是負責儲存資料的地方。它的容量雖大，速度卻慢多了，而且資料要「寫」到這個記憶區，需要花比較多時間和精力，但資料一但儲存到這個地方之後，就不容易流失了，所以才被稱為永久記憶區。
我們可以用「在沙灘上寫字」和「在石頭上刻字」來比喻「工作記憶區」和「永久記憶區」的不同之處。在沙灘上寫字很輕鬆，用手指稍微畫一下，就寫上字了，但海風一吹，筆跡就消失了。而在另一方面，「在石頭上刻字」可就難了，刻一個字就得花上好多力氣，刻錯了要擦掉也非常麻煩，唯一的優點就是一旦刻好了，管他風吹雨打太陽曬，擦不掉就是擦不掉。這就是為什麼墓碑的文字都得用石頭來刻，後代子孫才不會輕易忘記呀！
工作記憶區和永久記憶區如何合作
工作記憶區和永久記憶區一起合作，組成了記憶系統。基本上的合作模式是這樣的：工作記憶區主要負責接收資訊，過濾資訊，運算資訊。資訊的來源包括耳朵聽到的聲音，眼睛看到的影像，鼻子聞到的味道，有時候甚至包括永久記憶區送來的一些舊有的記憶。這些資訊集合在工作記憶區中，進行非常快速的比對，比對的結果，就送回永久記憶區裡面儲存起來。
工作記憶區就像是生產線，永久記憶區就像是倉庫。生產線所需的原料來自於公司採購進來的材料，加上倉庫原本儲存的一些材料，經過種種加工程序，製成成品後，再運送到倉庫中儲存，等待下一回合的加工，或者直接販賣出去。
舉例而言，當我們看到一個似曾相識的朋友時，視覺系統就會把這個人的臉型輪廓資料送到工作記憶區，永久記憶區中也會將許多舊朋友的臉型輪廓資料送到工作記憶區來，這兩種資料就會在工作記憶區中做比較。如果比對的結果，找到一筆相符合的資料，就可以知道，眼睛看到的人，是某某朋友，趕快上前問好。如果比對的結果，完全不合，就知道這是一個陌生人，不必理他。當然啦，如果這個陌生人，經過一些相處，慢慢成為你的朋友，他的臉型輪廓資料，就會由工作記憶區，傳到永久記憶區存起來。下次再看到他，就不會當作陌生人了。
人的一生，會不斷累積各種不同的知識經驗，久而久之，永久記憶區裡，也存滿了各種不同的資訊：歌曲的旋律，小說的劇情，童年的回憶，媽媽煮的菜的味道等等。所謂「老馬識途」，經驗豐富的老馬，比起年輕資淺的小馬，自然記得比較多的地圖，較能擔任領路的工作。
工作記憶區負責比對，永久記憶區負責儲存
我們從每天醒來的那一刻開始，腦海中就不斷進行著「工作記憶區比對資訊，永久記憶區儲存資訊」的工作，簡直像是呼吸一樣簡單自然，但這麼簡單的活動，卻是所有記憶，思考，學習，感受等複雜行為的基礎。
在工作記憶區內所比對的資訊，主要來自於感官系統送來的新資訊，以及從永久記憶區送來的舊資訊，比對的結果通常不出下列三種可能性：
一、新資訊和舊資訊完全不同。
二、新資訊和舊資訊完全相同。
三、新資訊和舊資訊有些相同，又有些不同。
舉例而言，有一個五歲的小孩子，在家裡的瓦斯爐上，第一次看到茶壺，覺得很新鮮，便用手摸了一下，發現是冷的。由於以前沒見過茶壺，所以這是全新的資訊，於是「茶壺是冷的」這個資訊就被送到永久記憶區存起來了。（可能性一：資訊是全新的）
過了兩天，他在瓦斯爐上又發現一個茶壺，用手摸了一下，發現又是冷的，搜索記憶，發現以前也摸過的茶壺也是冷的。所以，這個「茶壺是冷的」的資訊又被送到永久記憶區，再重複存一次，而且可信度更高了。（可能性二：新資訊和舊資訊完全相同。）
有一天，他到外公家，也發現了一個茶壺，用手摸了一下，結果竟然被燙到了，這個新經驗和舊經驗不太一樣。令他十分困惑，他觀察了一陣子，發現這個茶壺有把手，而以前的茶壺沒有把手，所以他下了一個結論：有把手的水壺是熱的，沒有把手的水壺是冷的，而且把這個結論送到永久記憶區存起來。（可能性三：新資訊和舊資訊有些相同，又有些不同。）
下一次，他又到外公家，發現了一個有把手的茶壺，又用手摸了一下，結果也很燙，更證實了他的觀點：有把手的水壺是熱的，沒有把手手的水壺是冷的。（可能性二：新資訊和舊資訊完全相同。）
再下一次，他到阿姨家，發現了沒有把手的水壺，用手一摸，居然是熱的，證明他原本的概念是錯的，只好重新下一個結論：在瓦斯爐上的茶壺是熱的，不在瓦斯爐上的茶壺是冷的，把手並不影響熱度。（可能性三：新資訊和舊資訊有些相同，又有些不同。）
這個小孩子，就是這樣經由不斷地進行「比對，判斷，記憶」的過程，逐漸累積經驗，建構知識，雖然建構的過程很辛苦，錯誤也層出不窮，但是他的經驗卻越來越豐富，知識也越來越廣博。
衍生的基本原則
我們瞭解了這個「工作記憶區負責比對，永久記憶區負責儲存」的基本道理後，應該可以推論出下列幾個原則。
一、經驗與記憶相牴觸的時候，常常是智慧成長的關鍵時刻
以前例而言，當小孩子面臨「新資訊和舊資訊有些相同，又有些不同」的時候，正是他現有知識架構受到挑戰的時候。這時候，他必須重新建立知識系統，既符合新經驗，也符合舊經驗。雖然這個新知識系統，可能在不久之後，又因為更新經驗的刺激而被迫改變，但這個讓知識系統隨著經驗的刺激而不斷演化的過程，卻是智慧成長的最佳方式。
而這種行為，其實已經是各種生物的本能，只是人類發揮地最為淋漓盡致。當我們看到一件違反我們腦海中的知識架構的行為，我們會不由自主地想要找到一個理論來解釋它。如果沒有找到，我們的神經系統就會處在一種擾動的狀態，無法平息。
許多科學家們之所以衷情於研究工作，就是喜歡享受那種「找到答案」的成就感，在不斷的困難，矛盾，衝突之中，終於找到一種完整的架構，讓所有的衝突矛盾歸於平靜和諧，像是狂風大浪之後的風平浪靜，這種滿足，真是難以言喻啊。而另一方面，許多三姑六婆們之所以喜歡批評別人，是本能上要藉著這種方式，來維持心中「我比別人優秀」的知識系統，因為如果不這樣做，他們就得改變原先的知識系統，承認別人比較優秀，這將會另他們難以接受。這兩種情形，高下有別，但其實來源相同，都是起自於人類腦神經系統天生的「在衝突中追求和諧」的本能。
二、累積同樣的經驗，能強化該種經驗的強度
由前面小孩子的例子，也可以發現，新資訊和舊資訊完全相同時，能夠加強舊資訊在記憶系統中的強度。驗證的次數越多，可靠性就越高。
假想一個狀況，如果那個小孩子一直到六十歲所摸過的茶壺都是冷的，從來沒有見過熱的茶壺，即使有人告訴他，有些茶壺是熱的，他也會非常懷疑。
小學時，老師曾經問我們「一公斤的棉花，和一公斤的鐵」哪一個比較重，大部分的學生都會回答「鐵比較重」。這其實是情有可原的，因為依照經驗，鐵很重，棉花很輕，這經驗是這麼強烈，以致於學生們很難接受「鐵可以和棉花一樣重」的理論。
破解這種迷思的最好方法，其實不是去強調理論的正確性，而是用實驗的方法，讓小朋友們秤一秤一公斤的鐵和棉花，比較他們的重量。多秤個幾次，累積一些新的經驗，就可以讓錯誤的知識架構自然崩潰，而重新產生正確的知識架構。
我們常說，熟能生巧。其實就是想要靠著反覆不斷地練習，提升某種知識在腦海理的強度。然而這其實也有一個隱含的危險：反覆練習，所能提升的是「知識在腦海裡的強度」，可是卻不能「提升該知識的正確性」。舉例而言，反覆練習同一題數學題目，最後可能是讓我們記住該題的解題方法，一看到同樣類型的題目時，能夠馬上聯想起節題的步驟，增加解題的速度。然而，這種方法，卻不見得可以真正提升我們對數學的理解程度。
三、人類的知識演進，是經由不斷的經驗累積
剛剛那個小孩子的知識建構過程，是經由不斷犯錯，改進，再犯錯，再改進，不斷修改原本的知識架構，逐漸趨向正確的知識架構。
人類的知識發展過程，比起這個小孩子的知識發展過程，也差不了多少，不斷地跌跌撞撞，修修改改。所以，人類歷史發展中所產生的知識，從沒有什麼是絕對正確或錯誤的，大部分所謂「正確的知識」，只是因為「它符合我們現有的經驗」，而如果我們的經驗不夠充分，我們所產生的知識就不完整。舉例而言，「外星人是否存在？」就是一個經驗的問題，目前我們人類所訪問過的星球才幾個而已，我們根本還沒有充分的經驗來回答這個問題。有人相信有，有人相信沒有，就是這樣子。如果有一天，外星人訪問地球了，這個問題就得到解答了！
所以，我們永遠不知道我們的知識是否到達完美無缺的境界，我們只知道，藉著犯錯，我們改進了我們的知識系統，讓它更趨向正確，如此而已。也因此，真正偉大的科學家都是非常謙虛的。他們會尊敬古人，因為古人之所以犯錯，是因為他們的經驗不夠，並不是他們能力不夠。他們也會尊敬未來的人，因為未來的人比我們有更多的經驗，一定有更完整的知識，來改進我們犯下的錯誤。他們也會尊重別的文化，因為不同地區的人，有不同的環境與經驗，自然有不同的想法。
四、解釋「忘記」
存在腦海理的知識，多多少少都會隨著時間，逐漸淡忘，這是非常正常的情形，記憶力再強的人也無法避免。隨便問你，三年前的今天你的午餐內容是什麼？沒有人回答得出來吧！
歸納言之，忘記通常不外乎下列三種原因：
第一種是儲存資料的腦神經細胞強度消失，資料就逐漸消失了：就好像橡皮筋會隨著使用時間的增加，而逐漸變得彈性疲乏，腦神經細胞儲存資料，也會有彈性疲乏的時後，於是資料就逐漸模糊，終至於消失不見。
第二種是儲存資料的腦神經細胞壞了：當腦袋裡的某塊神經細胞被外科手術切除，或者生病壞死了，附著在上的記憶也跟著不見了。這種情形發生在病人或老人身上比較多。
第三種是連結資訊的腦神經細胞強度消失了：腦神經細胞有不同的功能，有些負責儲存資訊，有些負責連接資訊。當連結資訊的腦神經細胞強度減弱，就無法繼續指出資訊的位置，即使資訊明明還在，我們也找不到了。就好像是圖書館裡有些書的檢索卡不見了一樣，書雖然還是在圖書館裡，可是靠檢索卡找書的人，就找不到這本書了。這種情形很常見，有時候你明明記得某件事，可是猛然之間就是想不起來，就是這種現象。
由以上分析可以得知，失戀的人，如果想要忘掉那個負心人，最好的方法就是進行外科手術，找出那塊儲存負心人資訊的神經細胞，直接割除，乾淨俐落。不過這種方式，純屬理論探討，請不要輕易嘗試。第二種方法，就是移除所有和那個負心人有關的線索，讓你絕對不會聯想起負心人。不過這個方法也有實際運作的困難，剛分手的人，不要說看到玫瑰花，連看到一隻螞蟻都可以想起對方，要移除所有可能引起聯想的線索，可能得拿個核子彈，把地球炸掉才行。第三種方法，就是「自然消去法」：讓儲存的資訊，因時間久遠，強度逐漸減弱，最後就自然消失，資訊就不見了。人家說「時間是最好的解藥」，其實是非常有科學根據的。
「忘記」像是人體的新陳代謝一樣，是不斷在進行的活動。有些懶惰的學生可能因此找藉口：「反正學了也要忘，還不如不學，免得白花力氣！」嘿嘿，這句話唬外行人可以，唬內行人可不行。根據研究，雖然記在腦海裡的資訊都會逐漸忘記，但再把它記回來的時間卻會逐漸減少。第一次背一個單字，可能要花十分鐘。結果隔一天就忘了。第二次再背，可能只要花九分鐘就好了，隔兩天才會忘記，第三次再背，可能只要花八分鐘就好了，而且隔一個星期才忘記。雖然遲早都會忘掉，但努力的痕跡還是在的，並沒有白費。
五、解釋「記錯了」
先前談過，忘記的原因之一就是「連結資訊的腦神經細胞強度消失了」，以致於無法連到原先的資訊。而「記錯了」則是「連結資訊的腦神經細胞，連到錯誤的地方」，使得原本不相干的兩塊資訊被連在一起，害我們記錯資料。以圖書館的檢索卡來比喻，「忘記了」是檢索卡不見了，而「記錯了」則是檢索卡上的資料寫成另一本書去了！
「記錯了」和「忘記」和是很類似的情形，但是造成的危害可就大多了。我大學有個朋友，同時交好幾個筆友，幾乎整天都忙著寫信，而內容也多大同小異。有一次忙中有錯，居然把筆友們的名字記錯了，結果收信者都發現名字和信的內容兜不起來，一下子就穿幫了。如果他原來只是「忘記」是誰，大不了查查通訊錄就是了，然而他卻是「記錯了」，以致於大錯造成之後才發現，同時得罪了好幾個人。
記錯事情最大的麻煩在於：你根本不知道你記錯了，明明是腦神經細胞連結錯誤所產生的「虛擬實境」效果，可是你還以為那是實際發生過的事情。科幻電影最喜歡拿這種現象做文章，「駭客任務」所談的就是未來的某一時空，電腦控制了人類，所有人類腦海中的知識經驗都是電腦所輸入的假象，但身處其中的人們，完全無法自覺，還以為自己過著幸福快樂的日子。這就是「記錯了」的類似效果。其實，從認知科學的理論上探討，這種現象是有可能發生的，只是技術還太難，所以現在大家還不用擔心。
六、解釋「作夢」
人類的頭腦可說是部完全自動化的機器，它不用你命令，也能持續進行「工作記憶區負責比對，永久記憶區負責儲存」的活動。
白天時，腦神經細胞非常活躍，隨時隨地都在運作，到了晚上，我們睡覺了，它才會休息。然而，如果晚上我們入睡之後，腦神經細胞居然沒有休息，而繼續進行它的各項資訊存取的行為，那會怎樣？那就是作夢！
曾經有個大化學家，絞盡腦汁想要解開一個化學鍵的問題，卻百思不得其解，有一天晚上作夢，竟夢到兩條蛇互相咬在一起，結果他就由這兩蛇互咬的形狀，聯想出化學分子的排列結構。解開了這個難題。
由認知科學的角度看來，夢境的內容，其實是工作記憶區不自覺地從永久記憶區中，找到一些片段的記憶，而重新組織成為新的經歷，存回永久記憶區。這些假造的經歷，其實並沒有發生，但因為它被存回永久記憶區，所以讓我們起床後還可以記得。
由於這些經歷，並非親身體驗，所以神經細胞保存這些記憶的時間都很短，過不久就忘了。據科學家研究，一般人常常作夢，但在起床前就忘了，所以大部分都不知道自己睡覺時有作夢。
所謂「人生如夢」。其實夢的素材，常常就是由人生經歷中的點點滴滴組合而成，對腦神經細胞而言，夢也是一種記憶，人生的經歷也是一種記憶，兩者的差別，還真的難以分辨。
夢的內容，常常成為心理學家分析人格傾向的依據，這的確是有幾分道理的，畢竟夢的素材，來自於永久記憶區內的一些深層記憶，在日常生活中，我們可能不由自主地想要掩飾他們，只有在熟睡之後，才有可能釋放這些深層記憶。不過這方面的深入探討，就不是我目前的能力所能討論的了。