(一)记忆机能定位说
记忆机能定位说认为，在大脑中存在着视觉记忆的视觉中枢、听觉记忆的听觉中枢、语言记忆的言语中枢和运动记忆的运动中枢。记忆机能定位说的例证最初来自临床病例的观察。潘菲尔德认为，记忆与大脑皮层的额叶和颞叶有密切的关系。他在给脑病人施行开颅手术治疗时，当微电极刺激患者右侧颞叶时，会引起病人对往事的鲜明回忆，甚至“听”到了过去曾听过的歌曲，能随着音乐节律断续哼唱出来。这被称之为“诱发性回忆”。“诱发性回忆”大多是以视觉形象和听觉形象出现的，而在刺激大脑皮层的其他区域时则不发生这种情况。科恩在给抑郁症患者的脑的不同部位电击引起痉挛时也发现，当电击患者左脑后，会损害其言语记忆，但不影响形象记忆。当电击患者右脑后，则会损害其形象记忆，但对言语记忆影响不大。因此他推断，言语记忆的信息可能是储存在大脑左半球，形象记忆的信息可能储存在大脑右半球。
(二)记忆机能整体说
记忆机能整体说认为，记忆是一种整合的心理现象，在大脑中并不存在单纯的记忆中枢。拉希莱通过切除动物大脑皮层的一系列实验发现，动物记忆学习的成绩与破坏大脑皮层的特定部位关系不大，而与大脑皮层被损伤部位的大小有关，破坏的面积越大，对记忆学习的影响越大，记忆丧失越严重。由此他推断，记忆的保持并不依赖于大脑皮层的精细结构部位，而是与广泛的神经细胞活动有关，是整个大脑皮层的机能。
(三)SPI理论
由于相继发现了各种记忆现象，人们越来越倾向于接受多重记忆的观念。近年来，一些研究者提出了SPI理论来解释多重记忆系统之间的关系。SPI是串行(serial)、并行(parallel)和独立(independent)三个英文单词的首字母，这三个词集中说明了多重记忆系统之间的关系。SPI理论认为，记忆系统是由多个执行特定功能的记忆模块构成的。这些记忆模块的关系表现为两个方面：信息以串行的加工方式进入记忆系统，在一个记忆模块中的编码依赖于某些其他功能模块中信息加工是否成功。也就是说，一个记忆模块的输出提供给另外模块的输入；信息以并行的方式存储在各个特定的记忆模块中，这样提取一个子系统的信息就不会牵连其他的子系统，各个子系统之间是相对独立的。
在SPI模型看来，一次编码事件——对一个视觉刺激看一眼——就产生多重记忆系统的效果，如表5—1所示。例如，在呈现一个有意义的陌生句子时，关于这个事件的不同信息就登记到相应的子系统中：体现在字词结构特征中的信息登记在知觉表征的字词形式系统中；这些产物会传送到语义系统，以便对字词和意义间的关系做更抽象的加工，语义系统的产物告诉大脑关于世界上存在各种事物的可能性；这些产物还会到达工作记忆和情景记忆系统，工作记忆以各种编码和提取操作对信息做进一步的精细加工_；情景记忆系统参照已经存在的情景信息确定新进入信息的时空关系。在这个完整的加工过程中，不同记忆模块对信息的解释、编码和存储操作是以串行方式进行的，各个模块之间彼此依赖。例如，形成清晰的知觉表征可以更快地获得语义，有关的语义信息激活也同样可以完善知觉表征。在这个最初的编码过程完成后，关于这个句子的各种信息就会并行地存放在不同的系统中，获得不同类型信息的通路也将是相互独立的。例如，当你再次看到这个句子时，你记得它的含义，但却想不起曾经在哪里看到过它。
表5—1人类记忆的主要类型
系统 |
其他名称 |
子系统 |
提取方式 |
|
程序记忆系统 |
非陈述性记忆 |
运动技巧 简单条件反射 |
内隐的 |
|
知觉表征系统 |
启动效应 ． |
结构描述 |
内隐的 |
|
语义记忆系统 |
一般的记忆 |
空间的 |
内隐的 |
|
初级记忆系统 |
工作记忆 短时记忆 |
视觉的 听觉的 |
外显的 |
|
情景记忆系统 |
个人的记忆 |
外显的 |
作为一个抽象的模型，SPI模型没有说明不同系统的神经解剖结构，但它认为多重记忆系统并行存在于不同的脑区中。近年来研究者的发现越来越支持这一观点。例如，斯奎瑞通过对实验动物、遗忘症病人和正常被试的陈述性记忆和程序性记忆进行了大量研究，结果发现，这两种记忆不仅存在着非常显著的分离现象，并且它们相对应的脑解剖区域也不同。例如，新纹状体损伤的病人和内侧颞叶受损的遗忘症病人相比，前者的陈述性记忆要好于后者，但是其机能作业方面则要远逊于后者。
(四)记忆分子学说
记忆分子学说认为，记忆经验是由神经元内核糖核酸的分子结构来承担的。神经细胞的脱氧核糖核酸(DNA)是借助核糖核酸(RNA)传递遗传信息的。即通过由学习引起的神经活动来改变与之有关的神经元内部核糖核酸的细微化学结构。海登通过先训练白鼠走钢丝，然后解剖白鼠，发现鼠脑内与平衡活动相关的神经细胞的RNA含量显著增加，组成成分也有相应变化。因此他认为，生物大分子是信息储存单元，RNA和DNA是记忆信息的化学分子载体。
另外一些验证性实验表明，把抑制RNA产生的化学物质注入动物脑内，会使动物的记忆学习能力明显减退或完全消失；如果把促进RNA产生的化学物质注入动物脑内，则能提高动物的记忆学习能力。这说明，RNA的变化是个体学习和记忆的生物基础。
对记忆生理机制的研究很多，从已有的实验结果和临床实验看，对记忆机能的定位说、整体说、SPI理论、分子说等等，都不应该简单否定或绝对化。记忆是整个中枢神经系统的功能，是中枢神经系统不同部位参与的联合活动，但不同部位所起的作用是不同的。因此，既要从宏观的大脑皮层上探讨记忆的生理机制，又要从微观的神经元分子的化学结构上来揭开记忆之谜。只有这样才能够真正了解人类记忆的本质。
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