(一)記憶機能定位說
記憶機能定位說認為，在大腦中存在著視覺記憶的視覺中樞、聽覺記憶的聽覺中樞、語言記憶的言語中樞和運動記憶的運動中樞。記憶機能定位說的例證最初來自臨床病例的觀察。潘菲爾德認為，記憶與大腦皮層的額葉和顳葉有密切的關系。他在給腦病人施行開顱手術治療時，當微電極刺激患者右側顳葉時，會引起病人對往事的鮮明回憶，甚至“聽”到了過去曾聽過的歌曲，能隨著音樂節律斷續哼唱出來。這被稱之為“誘發性回憶”。“誘發性回憶”大多是以視覺形象和聽覺形象出現的，而在刺激大腦皮層的其他區域時則不發生這種情況。科恩在給抑郁癥患者的腦的不同部位電擊引起痙攣時也發現，當電擊患者左腦后，會損害其言語記憶，但不影響形象記憶。當電擊患者右腦后，則會損害其形象記憶，但對言語記憶影響不大。因此他推斷，言語記憶的信息可能是儲存在大腦左半球，形象記憶的信息可能儲存在大腦右半球。
(二)記憶機能整體說
記憶機能整體說認為，記憶是一種整合的心理現象，在大腦中并不存在單純的記憶中樞。拉希萊通過切除動物大腦皮層的一系列實驗發現，動物記憶學習的成績與破壞大腦皮層的特定部位關系不大，而與大腦皮層被損傷部位的大小有關，破壞的面積越大，對記憶學習的影響越大，記憶喪失越嚴重。由此他推斷，記憶的保持并不依賴于大腦皮層的精細結構部位，而是與廣泛的神經細胞活動有關，是整個大腦皮層的機能。
(三)SPI理論
由于相繼發現了各種記憶現象，人們越來越傾向于接受多重記憶的觀念。近年來，一些研究者提出了SPI理論來解釋多重記憶系統之間的關系。SPI是串行(serial)、并行(parallel)和獨立(independent)三個英文單詞的首字母，這三個詞集中說明了多重記憶系統之間的關系。SPI理論認為，記憶系統是由多個執行特定功能的記憶模塊構成的。這些記憶模塊的關系表現為兩個方面：信息以串行的加工方式進入記憶系統，在一個記憶模塊中的編碼依賴于某些其他功能模塊中信息加工是否成功。也就是說，一個記憶模塊的輸出提供給另外模塊的輸入；信息以并行的方式存儲在各個特定的記憶模塊中，這樣提取一個子系統的信息就不會牽連其他的子系統，各個子系統之間是相對獨立的。
在SPI模型看來，一次編碼事件——對一個視覺刺激看一眼——就產生多重記憶系統的效果，如表5—1所示。例如，在呈現一個有意義的陌生句子時，關于這個事件的不同信息就登記到相應的子系統中：體現在字詞結構特征中的信息登記在知覺表征的字詞形式系統中；這些產物會傳送到語義系統，以便對字詞和意義間的關系做更抽象的加工，語義系統的產物告訴大腦關于世界上存在各種事物的可能性；這些產物還會到達工作記憶和情景記憶系統，工作記憶以各種編碼和提取操作對信息做進一步的精細加工_；情景記憶系統參照已經存在的情景信息確定新進入信息的時空關系。在這個完整的加工過程中，不同記憶模塊對信息的解釋、編碼和存儲操作是以串行方式進行的，各個模塊之間彼此依賴。例如，形成清晰的知覺表征可以更快地獲得語義，有關的語義信息激活也同樣可以完善知覺表征。在這個最初的編碼過程完成后，關于這個句子的各種信息就會并行地存放在不同的系統中，獲得不同類型信息的通路也將是相互獨立的。例如，當你再次看到這個句子時，你記得它的含義，但卻想不起曾經在哪里看到過它。
表5—1人類記憶的主要類型
系統 |
其他名稱 |
子系統 |
提取方式 |
|
程序記憶系統 |
非陳述性記憶 |
運動技巧 簡單條件反射 |
內隱的 |
|
知覺表征系統 |
啟動效應 ． |
結構描述 |
內隱的 |
|
語義記憶系統 |
一般的記憶 |
空間的 |
內隱的 |
|
初級記憶系統 |
工作記憶 短時記憶 |
視覺的 聽覺的 |
外顯的 |
|
情景記憶系統 |
個人的記憶 |
外顯的 |
作為一個抽象的模型，SPI模型沒有說明不同系統的神經解剖結構，但它認為多重記憶系統并行存在于不同的腦區中。近年來研究者的發現越來越支持這一觀點。例如，斯奎瑞通過對實驗動物、遺忘癥病人和正常被試的陳述性記憶和程序性記憶進行了大量研究，結果發現，這兩種記憶不僅存在著非常顯著的分離現象，并且它們相對應的腦解剖區域也不同。例如，新紋狀體損傷的病人和內側顳葉受損的遺忘癥病人相比，前者的陳述性記憶要好于后者，但是其機能作業方面則要遠遜于后者。
(四)記憶分子學說
記憶分子學說認為，記憶經驗是由神經元內核糖核酸的分子結構來承擔的。神經細胞的脫氧核糖核酸(DNA)是借助核糖核酸(RNA)傳遞遺傳信息的。即通過由學習引起的神經活動來改變與之有關的神經元內部核糖核酸的細微化學結構。海登通過先訓練白鼠走鋼絲，然后解剖白鼠，發現鼠腦內與平衡活動相關的神經細胞的RNA含量顯著增加，組成成分也有相應變化。因此他認為，生物大分子是信息儲存單元，RNA和DNA是記憶信息的化學分子載體。
另外一些驗證性實驗表明，把抑制RNA產生的化學物質注入動物腦內，會使動物的記憶學習能力明顯減退或完全消失；如果把促進RNA產生的化學物質注入動物腦內，則能提高動物的記憶學習能力。這說明，RNA的變化是個體學習和記憶的生物基礎。
對記憶生理機制的研究很多，從已有的實驗結果和臨床實驗看，對記憶機能的定位說、整體說、SPI理論、分子說等等，都不應該簡單否定或絕對化。記憶是整個中樞神經系統的功能，是中樞神經系統不同部位參與的聯合活動，但不同部位所起的作用是不同的。因此，既要從宏觀的大腦皮層上探討記憶的生理機制，又要從微觀的神經元分子的化學結構上來揭開記憶之謎。只有這樣才能夠真正了解人類記憶的本質。
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