一起激發的記憶

年紀愈大，記憶愈珍貴。記憶是一個怎樣的概念？捉摸不到、看不到，但實在地感受到。

訊息不斷進入大腦，大部分並沒有固化就消失了，因為這些訊號沒有關連性。

記憶，由一個個細胞集群代表。要形成記憶，即便只是短期的記憶，其關鍵程序是細胞被激發的時間必須夠長夠久，以至可以連在一起。一起激發會形成瞬時記憶，連在一起形成更久的記憶；強化細胞集群運作就是鞏固記憶。

記憶的神經科學奠定者、加拿大神經心理學家唐納德·赫布 Donald Hebb，提出記憶是 Cells that fire together wire together（連在一起的細胞一起激發）；一束一束神經元相接，變成連在一起的「細胞集群」（Cell assembly）。

大腦如何建立聯繫

你有沒有想過我們如何學習新事物？我們如何在不同的刺激、事件或想法之間形成關聯？我們如何記住我們學到的東西？這些問題的答案在於聯想學習這個迷人的領域，該領域是研究大腦如何將不同的信息連接在一起的學科。

當兩個或多個元素（例如物體、景象、聲音、想法或行為）通過稱為條件反射的過程在我們的大腦中連接起來時，就會發生聯想學習。條件反射是對先前中性或不相關的刺激形成的新反應。例如，如果您每次吃東西時都聽到鈴聲響起，您很快就會學會將鈴聲與食物聯繫起來，並在聽到它時垂涎三尺。這是經典條件反射的一個例子，它是俄羅斯生理學家伊萬·巴甫洛夫 （Ivan Pavlov） 在他著名的狗實驗中發現的。

激發條件反射是美國心理學家 BF Skinner 開發的另一種聯想學習類型。激發條件反射是通過行為的後果來學習一種新的行為。例如，如果您按下槓桿並獲得獎勵，您將學會更頻繁地按下槓桿。如果你按下槓桿並受到懲罰，你將學會避免按下槓桿。這就是動物和人類學習適應環境並實現目標的方式。

聯想學習和大腦

但是聯想學習是如何在大腦中發生的呢？神經元是神經系統的基本單位，如何因學習而交流和變化？這就是 Hebb 規則的用武之地。Hebb 規則是神經可塑性原理，它解釋了學習和記憶形成是如何發生的。它指出，當兩個或多個神經元一起被反覆啟動時，它們之間的連接強度會增加。這意味著神經元在相互放電時變得更加高效，從而形成神經網路。赫布規則是由Donald Hebb 在他的著作《行為的組織》（1949 年）中提出的。

Hebb 規則通常被概括為「連在一起的細胞一起激發」。這個朗朗上口的短語抓住了Hebb理論的精髓，即學習是神經元之間突觸(Synapses)連接修改的結果。突觸是神經元通過釋放稱為神經遞質的化學信號相互交流的連接點。當一個神經元觸發時，它會向下一個神經元發送信號，該神經元可能會觸發，也可能不會觸發，具體取決於突觸的強度。Hebb規則表明，兩個神經元一起發射的頻率越高^*，突觸就越強，將來它們一起發射的可能性就越大。這就是神經網路的形成和強化方式，創造了代表我們所學內容的活動模式。

^*請注意，電池不會在同一時間一起發啟，他們接連一起才續個開啟。Hebb 強調，電池 A 必須觸發電池 B 工作，這只有在電池 A 更早地工作時才會發生，而不是同時與電池 B 一起工作。

許多實驗研究都支援Hebb規則，該規則表明突觸強度會因學習而改變。Timothy Bliss 和 Terje Lømo 發現了長時程增強 （LTP），這是 60 年代後期反覆刺激后突觸強度的長期增加。LTP 被認為是大腦記憶形成的主要機制之一。相反，長期抑鬱 （LTD） 是低頻刺激后突觸強度的降低，這可能涉及忘記或修剪未使用的連接。

Hebb 規則也適用於人工神經網路，人工神經網路是類比生物神經網路結構和功能的計算機模型。人工神經網路可以從數據中學習並執行模式識別、分類、預測和優化等任務。Hebbian 學習是人工神經網路中最簡單、最古老的學習規則之一，它根據神經元輸入和輸出之間的相關性更新連接的權重。

簡而言之，人類的神經訊號是由電子化學能量激發而形成樹突（Dendrites），樹突和樹突連在一起，細胞連接成一組訊號單位，這就代表一個記憶。

如果訊號夠強，神經元就會產生樹突蛋白，記憶就會變得更加持久；如果訊號很弱，細胞集群的激發狀態慢慢退去，失去連接。細胞需要能量來長樹突，能量來自神經元的電子活動——激發愈多，連線愈多。

大腦的能量運作、思想、感覺，還有記憶，都為物質主導，經由電子——化學能量轉換，從神經元激發到產生構成樹突蛋白質，這也是思維的過程。

雖然如此，Donald Hebb無法證明這些得自觀察的論點，但他亦沒有將他的理論與主流框架對立。