互动科普

你一定有过在电子邮箱里苦苦寻觅一封紧急邮件的经历：邮箱里塞满了一大堆令人头痛的推销信息，甚至有不计其数的药品广告，就是见不着你要的邮件。这时，你一定能深刻体会到过滤垃圾信息的重要性：你苦苦寻找的那份电子邮件明明就在邮箱中，却被大量无用的信息淹没了。

电子邮件收件箱的存储量是由电脑磁盘空间决定的，而我们大脑中用于建立暂时信息存储的区域，即大脑记忆“收件箱”，则受到了更多的限制。几十年来的研究表明，真正跟我们脑内即用信息的控制和使用相关的因素，只有那么三四个。

而且，就跟不同的人身高或眼睛颜色会有区别一样，每个人记忆存储的能力也各不相同。有趣的是，这种记忆能力的差异与处理抽象推理、数学问题以及其他复杂事物的能力具有非常明显的相关性。受到大脑信息存储能力与液态智力（fluid intelligence）之间关联的启迪，许多科学家开始尝试研究为什么这种重要的认知能力会有个体差异，以及这些差异究竟如何产生。

什么起决定作用

人们的工作记忆能力具有极大的局限性，目前主要有两种学说对此进行了解释：第一种学说认为，存储空间的容量从本质上决定了工作记忆的极限，因为部分人群的“大脑硬盘”要比别人更大，因而工作记忆能力更强；另一种学说则认为，决定该能力的并非存储空间的容量，而是存储空间的利用效率。能力强的人［那些能够瞬时记住大量信息并在意向实验（attitude test，检测人的记忆能力）中有上佳表现的人］更善于将无用的信息从大脑中删除，而能力差的人则总是将干扰信息堆砌在大脑内，越积越多，越影响效率。两者的区别，就在于谁拥有更好的“垃圾信息过滤器”。

最近，我们对记忆控制存取能力的差异进行了多项研究，这些研究为大脑垃圾信息过滤理论提供了有力证据。其中一个实验是测量大脑发射的电子信号。我们发现，记忆能力强的人会更好地掌控那些有效的工作记忆信息，他们从许许多多的信息中将相关事物的有用信息保留下来，并将那些不相关事物的信息滤除掉；而记忆能力差的人则相反，他们不能很好地对进入大脑收件箱的信息进行管理，不管信息有用没用，都不加区别地保留下来。这一结果让我们非常惊讶：记忆能力差的人的大脑中反而存放了更多的信息，只是这些信息中的绝大部分都对工作没有帮助罢了。

过滤器在哪里

从上述实验提供的证据可以看出，大脑内的“垃圾信息过滤器”在很大程度上决定了人们的工作记忆能力。这时，我们自然而然就要去关注另外一个问题：大脑内的“垃圾信息过滤器”到底藏在哪里？

2007年1月，瑞典斯德哥尔摩脑科学研究所的菲奥娜·麦克纳布（Fiona McNab）和托克尔·克林伯格（Torkel Klingberg）进行了一系列研究后，在《自然·神经科学》（Nature Neuroscience）上发表文章，宣称已经找到了垃圾过滤器在脑部的位置。实验中，电脑屏幕上会出现一些红色或黄色的小方块，受试者的任务就是将这些方块图案出现的位置记下来。有时，他们必须记住屏幕上所有的方块（红色和黄色），有时则只要求记住红色方块的位置并忘掉黄色方块——这正是类似于过滤器的工作过程。在每次测试前，受试者都会收到一个任务信号，这个信号会告诉受试者到底是记住所有信息还是仅仅需要记下红色方块。研究者用功能性磁共振成像技术来记录受试者的脑活动，通过比对测试中采集到的图像，就可以确定究竟是大脑哪个部位起到了信息过滤器的作用。

麦克纳布和克林伯格发现，当受试者被告知需要过滤接下来的部分信息时，基底神经节（basal ganglia，与运动相关）和前额叶皮层（prefrontal cortex，大脑推理和思考的区域）活跃度大幅上升，显著高于进行非过滤试验时的水平。研究者还发现，记忆能力强的受试者在过滤和非过滤试验时，上述两处的活性水平差异最为明显。即当受试者被告知需要信息过滤时，记忆能力强的人该区域的活性迅速提高，进而删除无关信息。相反，记忆能力差的人在处理多余信息时，此处活性增加并不明显。因此，大脑垃圾过滤器最可能是基底神经节和前额叶皮层共同作用的结果。

在这一大脑垃圾信息过滤机制中，前额叶皮层极有可能起到了提供当前工作目标细节的作用，而基底神经节则在这一过程中拦截与工作目标无关的信息。

基底神经节的一个主要功能就是，决定人在某一特定环境中做出什么动作，并抑制那些我们不需要的动作。而基底神经节辅助控制信息流形成记忆的过程，与上述功能极为相似。有一点非常有趣，基底神经节是大脑结构中非常古老的一种物质，在经历了漫长的进化过程后，基底神经节仍普遍存在于各个种群的大脑内，连蜥蜴的脑中都有它的影踪。我们曾经认为，人类之所以独具抽象推理和解决问题的能力，可能取决于大脑的结构。而现在看来，人类之外的动物中也广泛存在着这样的结构。也许，过滤掉脑内无关信息对人类很重要，而对蜥蜴也是如此。