本文来自微信公众号：nextquestion（ID：gh_2414d982daee），嘉宾：罗欢（北京大学心理与认知科学学院研究员、北京大学麦戈文脑研究所研究员、博士生导师），采访：Lixia，编辑：EY，头图来自：视觉中国
加西亚·马尔克斯认为“生活不是我们活着的日子，而是我们记住的日子，我们为了讲述而在记忆中重现的日子。”存在脑海中的记忆将我们锚定在真实的经历里，有的体验转瞬即逝没有留下痕迹，有的却可以如影随形相伴一生，提醒着我们生活的意义与过往的痕迹。
为了带大家深入了解记忆及其背后的机制，我们将以记忆研究领域的问题进行追问，以多人联动的方式，带领大家了解记忆背后的原理以及目前的最新进展。
本次我们采访了北京大学心理与认知科学学院研究员罗欢，罗欢研究员将带领我们了解时间尺度上记忆的存储和修改。
Q：您最初的专业方向是电信方向，但最后选择了认知领域作为您的研究领域，可以跟我们分享一下您做这样的转变的动机，或者当时为什么要做这样的选择吗？
罗欢：本科生其实都是比较迷茫的，我也一样，不知道自己喜欢什么。大二的时候，我对一门叫信号与系统的课产生了一些兴趣。其实学过很多课，但这门课给我挺深刻的印象，因为它让我重新认识到很多信息或者数据背后的一些基本规律，有点拨云见日的感觉。
之后我在北邮待过一段时间但没有读完，我当时还是继续学习通信工程，在这个过程中学到一门课叫做人工智能。当时人工智能比较集中于去研究，比如说我们如何写一个算法去完成一个任务、形成一个专家系统、下一盘棋、解决一个问题。在当时的学习过程中我产生了一个想法，就是要解决一个问题，好像我们已经知道答案，然后我们只是用一种程序化的方式一步一步地用一种语言串行的方式把它写出来。但是我们人脑做这些事情的时候非常容易，我们没有按照这样的程序去写，那么我们的大脑是如何解决这些问题的，我突然对这个方向很感兴趣。
我记得当时在市面上没有相关的书籍，读研究生的时候我查了一些领域，然后了解到有一个领域叫做cognitive science，还有一个叫cognitive neuroscience。我记得当时国内好像是清华大学的赵南元老师写过一些关于认知的理论，我看了一些，另外也读了一些偏哲学方面的比如丹尼尔·丹尼特（Daniel Dennett）写的关于思维和意识的内容，就觉得很感兴趣，所以我就开始去申请相关的国外大学的博士项目，之后去马里兰大学College park分校攻读认知神经科学的博士，我的导师叫David Poeppel，现在在纽约大学和德国马普ESI。这个交叉项目中，老师和学生背景都很不一样，让我大开眼界，比如心理、生物、工程、计算机、语言、哲学等等。
在这样一个非常多学科的环境中，我们每个人都可以用自己的所谓“工具包”去研究一个我们大家都感兴趣的问题——脑与认知，这也是为什么我慢慢走入认知神经科学这个领域。
好多人即使开始读博士了依然很迷茫，这不奇怪，我当时也是一样。刚去的时候会觉得我确实感兴趣这个问题，但我不知道如何去接近这个问题。类似我认识它，它不认识我。如果完全遵循经典方式，不是不好，甚至可以说是最为直接的，但有时候你又会发现这种角度好像又不是你所擅长的，老是找不着那个点。所以我经常会跟我的学生交流说，我们经常会觉得好像大家都在研究同一个问题，但其实我们每个人身上的个性会影响甚至塑造看同一问题的角度、研究这个问题的方法。每个人不同的角度就会使得同样的问题会有不同的解答，甚至于产生完全新的理论。
我自己的这个经历比较直接。我的博士导师不干涉我，从来不管我做什么。比如说有些东西我会觉得自己听不明白、学不明白、不是特别感兴趣，有的我好像就特别感兴趣。在这样一个过程中，我就慢慢塑造自己的方向或者说角度，然后之后通过一个比较成功的项目强化了自己的信心。
当时有一个印象特别深刻的事情。我早就知道傅里叶变换，一直认为它是个数学概念，是数学家发明的。但是当我知道我们的耳蜗实际上就是一个做傅里叶变换的器官的时候，非常惊讶。原来人脑想出的数学理论和数学变换，其实宽泛意义上的脑早就采用这样的方式工作了。
当然，我知道会有很多的老师和同学现在觉得这个没什么奇怪，比如脑经常会用这样那样的算法，但对当时的我来说，这是非常醒脑的。我也就领悟到，其实在很多领域中学到的概念、理念，本来就植根于脑机制，它本来就这样做，它进化上就这样做。这样的领悟又进而建立另一个信心，就是除了教科书，你也可能从别的领域借鉴一些概念，去试探脑是不是用这样的方法。
我觉得，这就是交叉科学或者认知神经科学带给我的一个最大的吸引力。它的魅力在于，它其实可以借用很多领域的概念去研究同一个问题。我现在所在的北京大学麦戈文脑研究所也是这种多学科交叉背景，让我受益良多。
Q：目前您实验室研究集中在认知过程中的动态结构、时间组织及其脑神经机制，为什么会选择“时间”这一维度？
罗欢：每个人的现在一定是由过去的你塑造的。一个最大的原因就是因为我博士期间的研究领域是关于听觉和语音的脑机制。听觉和其他感官不大一样，比如视觉，我们看一个图片，我们去研究它的颜色、形状、物体等，不需要时间信息。但听觉不一样，比如说我现在说话的时候，其实你能够感受到我说的所有信息都来自于时间上变化的信息，如果我只是发一个“啊”，你什么信息都得不到。听觉天然就是一个需要在时间上展开的信息模态。
想理解一个人说话，或是一段音乐，你都需要在非常短的时间尺度内处理信息，比如几十到几百毫秒，这也是处理听觉信息的一个非常基本的时间尺度，这些时间尺度承载了听觉的基本信息。所以这就是为什么研究听觉是逃不开时间的，就跟研究视觉逃不开空间一样。这成为了我从事认知神经科学的一个起点。
首先，我博士时候有一个我自己觉得比较重量级的发现，即发现大脑里面有一些非常短的时间窗口，大概几百毫秒。大脑通过这样一些时间窗口把不断进入的连续语音切割成一块一块进行加工。并且切割得越好，语音理解度就越高。这是一篇引用率非常高的工作。
我们大脑里面会有一些非常基本的内生的时间尺度。我们经常会说大脑加工的基本单元是神经元，每个神经元有不同的作用。我们的研究提示，除了神经元这样的物质粒度，我们的认知过程可能也有一些时间粒度（当然它是会有物质基础的，可能也在神经元上），这个时间粒度大概是几百毫秒的时间尺度。这个时间粒度不是我们能直观感受到的。如果我今天不告诉你，你一定不会说我的大脑基本处理单元是几百毫秒，它是通过实验发现的，它非常反直觉。
因此，我貌似看到大脑内部一个不为外人所知的时间粒度，那么在这个时间粒度内，大脑到底在干什么呢？如果我了解了大脑时间里的秘密，是不是可以去修改大脑，知道大脑如何去处理其他信息，所以这个角度是我们实验室的一个基本出发点。
第二点，认知神经科学里用于人类研究的最为常用的技术是功能磁共振成像。这种方法会告诉你大脑哪个脑区处理加工什么，有什么功能。所以你可能会看到一些科普文章说又发现了大脑某个区域在干什么。但是功能磁共振成像的一个最大的问题是低时间分辨率，大概几秒。
一段电影中的人物走来走去，它是一个过程，功能磁共振成像有点像把所有的片段都压缩在一张片子上，所以你看到的是在时间上平均的大脑活动模式，但你并不了解在这么长的时间尺度内，大脑到底发生了什么？再结合我刚才说的，如果我们信息处理的时间粒度是几十到几百毫秒，那么几秒这么长的时间尺度已经发生了很多事情，单纯把它像化石一样压缩成一个空间的图谱，我自己觉得那是不够的，至少是不充分的。
当然，功能磁共振成像告诉我们脑区功能，这是非常重要的，也塑造了这个学科。可我们还是很想知道它背后精密的世界是如何运作的。这也是第二个角度，我觉得也算是一个稍微独特的角度。我们在做认知神经科学的时候，除了想知道什么事情发生在什么地方，或者是哪些脑区共同作用完成一个认知功能，我们还需要知道它们是如何发生的，它们之间在时间上几十到几百毫秒内的过程是如何协调完成的。
第三个就是我以前做一些听觉研究，经常会有人说你说时间重要，是因为听觉中时间本来就很重要，而视觉和其他过程里可能时间并不重要，所以你这个结果只对听觉有用。所以我就在想为什么不呢？如果它是一个非常普适的原则，就有可能在很多过程里发生，所以我就开始做一些视觉的研究，从时间的角度去研究视觉。
Q：在研究过程中，您实验室使用的方法和范式有哪些？
罗欢：我们是做人的研究，而且是做健康人的研究，所以我们采用的方法是一些非侵入式的脑成像方法。
我们最基本的研究方法是设计一些心理学范式。心理学范式是什么？比如我们都知道认知过程很重要，可是你需要测量、量化。比如一个人的智商高低，会有一个IQ测试，通过测试给出一个数字来量化，这是现在科学特别强调的一点——不能光做定性还要定量。所以我们要设计很多我觉得特别有意思的实验范式去研究。我甚至于觉得设计一个行为范式可能是世界上最难的一件事情，因为它非常不直接，需要你很多的想法。这有点像你有一个很伟大的梦想，你不知道如何实现它，如何在实验室实现，你还要去思考受试可能采取的各种策略，最后要设计出怎样的一个范式能够测试他们的认知和心理过程，这个是很有意思的。
设计出行为范式以后，我们就需要用脑成像方法记录大脑的数据。我们特别感兴趣时间上的变化，所以我们会用一些时间分辨率高的技术，比如脑电图和脑磁图。脑电图是受试戴一个比如说32导或64导的帽子，我们记录其毫秒级的电活动。脑磁图比脑电图更精细。我们大脑里面的一些电流会自动地在脑外产生一层薄薄的磁场。我们经常开玩笑说磁场就像你的光环一样，比如我们俩现在说话，其实我们两个人的脑袋外面都有一个磁场，但是不用担心，它比地球磁场要小很多数量级。我们需要采用脑磁图检测这样的磁场。磁场其实就是电场的磁信号，它会更精确，不怎么受大脑里面一些组织的影响，信噪比更高。当然它也有不好的地方，太贵了，做一次实验要花很多钱，所以我们最常用的方式是先用脑电图，如果感觉这个问题需要脑磁图进一步回答，再做脑磁图。
这就是我们常用的技术，当然我们现在还可以做一些其他的时间分辨率高的技术，比如说我们可以记录人的眼动，眼睛真的是心灵的窗口，实际上我的眼动反映了我很多的认知过程，这也是现在科学家特别感兴趣的一个问题。比如现在你采访我，我可以通过记录你的眼动和瞳孔的大小，知道你的注意力状况，比如你是真的在听我说话，很认真思考，还是只是在听而已，然后如果我再给你戴个脑电帽记录你的脑信号，我可以非常准确地知道你现在是处于游离状态，还是比较认真的状态，这个是非常清晰的，里面有一些显著特征，所以还挺恐怖的。
现在有人把认知神经科学用到教育上，比如他们会同时让老师和同学们戴上脑电帽，然后在教室里上课，他们可以找到一些指标来了解同学上课的状态，同时也可以研究同学和老师的脑电波在时间上的相似性关系。简单来说，两个人脑电波越相似，他们协调得越好，这就表示老师教得很好，因为学生跟他是同步的。假如这个老师的脑电波跟同学脑电波完全不一样，就说明两个人完全不在状态，所以认知神经科学有很多的应用，它有极大的社会效应。
我们还可以记录你做一个任务时手的运动轨迹，比如让你移动鼠标来按“yes”或“no”，从手的运动轨迹随着时间的变化中，我也能知道你的状态。因为它在时间上有很多的采样点，提供了更多动态的信息，知道你是很犹豫地按键，还是非常决绝地按键。另外，我们会结合深度学习、计算建模的办法去建立一些神经网络，来模拟我们大脑的认知过程。
我们还有一些干扰手段，如果你知道问题背后的机制，你也可以因果性地调控这个过程。我们设计一些时间分辨率高的干扰方式，去修改或者影响你的认知过程。以上就是我们的一些研究手段。
Q：行为范式的可靠性有多强？心理学研究常因可重复性差而饱受质疑，您怎么看待这个问题？
罗欢：这是个非常好的问题，挺难回答的。我先讲讲听上去最为“正确”的回答，再谈谈我个人的疑惑和想法。“正确”回答就是科学需要重复，所以需要更多的实验室无偏地收集更多的数据来检测一个理论到底是对还是错，这也貌似是一种最常规和最简单的思路。
基于此，现在科学界非常提倡开放科学和预注册这样的方式。就是你在做研究之前，要把所有的想法和范式都固定好，把它放到网上去，然后说出你的预测和假设，然后你再做实验去验证它是或者不是。很多科学家都非常支持这种方式，因为它没有事后检验，它是一个事先就讲好的事情，所以大家觉得这是非常客观的。另外需要多个实验室用同样的方式去研究，然后大家可以看看实验室之间的可重复性，或者把所有的数据合起来去验证相应的假设。
我们实验室现在参加一个非常有影响力的意识项目（COGITATE）。意识应该是个终极问题，世界上有很多关于意识的神经机制的理论，我们参加的这个国际性的项目，就是让两个提出者说清楚他们理论的预测是什么，然后他们设计了两个实验来对理论进行验证。以往最常见的问题是，你做了一个实验，得到的结果比如说是反对某个理论，但这个理论的提出者可以说，其实我的理论还是支持这个结果的，你看我这么理解不就可以了吗，或者说你这个实验忘了处理另外一点。这个项目最好玩的地方就在于它要求这两个理论提出者必须先说清楚他们的预测到底是什么，而且专门挑出预测不一样的假设去检验，比如说我们两个在某点很模糊，那我们不检验，我们就检验你说a他说b的地方。然后再让世界上六个实验室去做实验。做完后再按照同样的数据分析方法来检验理论A对还是理论B对，当然也非常可能，最后的结果是，理论A的某些点是对的，理论B的某些点是对的。
这是现在的一个趋势。但至少在认知神经科学或者心理学领域，我还是有一些保留意见的。我的保留意见来源于我认为，我们通常认为，科学是非常冷面无私完全独立于实验者的，是非黑即白可被证伪的。比如，有一个理论，如果你找到了一个反对它的证据，那么这个理论就全部被打破，进而产生一个新的理论。这是一种串行式理论更迭发展路径。但我觉得，这显然不是科学的唯一发展路径。科学发现、科学理论是由人做出的，在人做这个的过程中，一定会有自己的知识背景带来的所谓“偏见”。这个“偏见”不是那种贬义的偏见，它是指一个人对一个东西特别感兴趣，然后会通过自己的知识背景去解释和融通看到的现象。所以这个现象背后的理论，我觉得很大程度上取决于做实验的人和其对这个东西的看法。这个过程中，如果超出一定范围，它确实是偏见，甚至产生造假，但如果在可控范围内，它反而对科学是有益的。
我觉得作为科学家，他/她对于科研的热情和享受，显然并不来源于一种冷冰冰的没有热度的东西。他/她会享受自己提出假设的热情，享受把自己读过的书、学过的东西、做过的实验、碰到的人、体会到的东西这些综合在一起的热情。所以即使我和我的好朋友都对同一个问题感兴趣，但是我们入手和思考的角度在一定程度上肯定是不一样的，因为我们每个人的知识背景、技术方法、科研经历、思考方式都很不一样。
回到可重复性的问题，我想说，一个实验重复不出来并没有那么不正常。应该不光是心理学或认知神经科学，很多其他领域的实验只要细节稍微有点不一样，可能就重复不出来。但重要的是，所谓的重复不出来指的是主要结论重复不出来，还是每一个细节都重复不出来，我觉得这里面有无数的因素。我们做科学研究到底是为了给别人贴标签，说他的东西是假的或是真的，还是说我们在别人的知识背景下塑造自己对于知识界的贡献呢？
在这一点上，我不会热烈赞同以后所有研究都去预注册，都去检验某个理论对还是错。这适用于一些对已知和确定的清本正源，但也必然有所失，甚至可能得不偿失。我们实验室现在还是类似于“小作坊式”的研究。就是我们有一些点子，但结果可能有一些部分跟假设一致，有些不一致，我就想怎么去解释，是不是原来的地方有点错，然后设计新实验去检验这个东西，来做得更好。这是我自己比较喜欢的一种研究方式。当然，不可否认的是，有一些非常基本的原理确实需要很多实验室花很多精力一起去做。但我觉得科学的原创性和热情的源头也很重要，如果完全依赖大科学、大项目、大数据，而没有这种小而美的研究思路的注入，我觉得会把科学的小火苗浇灭，这会是个大问题。
说到可重复性，我觉得可重复性不叫危机，而是你怎样去判断它。在一定尺度内的不可重复性是可以接受的。科学不是一个非黑即白的领域，我们需要有不同色彩的维度去扩大我们的疆域。因为我们最终的目的不是为了说谁对谁错，我们想知道的是有多少对、多少错，然后这些对和错合在一起，能不能让我们的科学世界更丰富。就像我们不会单纯说一个人是好人还是坏人，人有多个维度，科学也是一样，这是我个人的一个理念。
Q：您实验室近期发表了多篇与记忆相关的研究，可否跟我们分享一下其中的突破性发现？
罗欢：我们最近比较感兴趣的是工作记忆，我们原来做一些注意研究。对工作记忆感兴趣是因为工作记忆是认知中的核心。举个例子，我现在要回答你的问题，我为什么能回答就是你刚才说的话放在了我的工作记忆里，否则我根本没办法进行交流。工作记忆跟长时记忆不一样，长时记忆是我们过去的经历，工作记忆是一段时间内的信息暂存，比如今天讲的这个问题，有可能今天或明天还会记得，但过一段时间你就不记得了。有时候，我跟学生开玩笑说，你们考前临时抱佛脚，就是把所有的知识都放在工作记忆里，考完就忘了，并没有塑造为自己的长时记忆。
我们觉得工作记忆很重要并且非常有趣，它是一个边处理边存储信息的过程，我们知道计算机里加工信息和存储信息的是两个不同的组件，CPU加工信息、RAM存储信息，但人脑没有单独存储的模块，它是一个加工存储合一的系统，我们就很想研究工作记忆背后的一些神经机制。
以前的一些研究告诉我们，比如让你记住一段旋律，之后观察你的大脑宏观层面的神经活动，会发现它无波无澜，从大脑信号中解码不出任何信息。你明明知道信息存储在网络里，但是却看不到，为什么会这样？以前有一个理论认为我们的工作记忆有两种状态，一种状态叫做激活态，还有一种状态叫做静默态。他们认为这些记忆实际上是在一段非常短的时间尺度内存储在神经元之间的突触连接上，大脑的每个神经元不需要持续地激活发放，信息都存在网络的连接权重里了。
如果记忆真的存储在一个静默的神经网络里，我们如何去读取它并且预测背后的工作记忆？我们采用了一个办法，有点像网络里面安静地存了信息，我们可以用一种方式去敲击网络，就像啪地打了一下，然后网络里存储的信息就会被激发出来，我们称之为重激活。我们对神经网络进行非常短暂地扰动，网络里原先存储的信息就会被激发出来，然后被脑电图或者其他仪器探测到，进而我们研究这些被激发出来的信息能不能预测工作记忆成绩。这是一个基本研究思路，我们好几篇论文都与此有关。
举一个我们的近期发现。首先让你记住三段纯频声音，在记忆保持阶段，给你播放一个短促的白噪声，这个白噪声可以把你刚才记住的音乐频率信息从脑活动中重激活出来。我一个同事就开玩笑说，你这个方式就像对着一堆草胡乱打一通，然后里面牛鬼神蛇就会跳出来。确实类似。用这样一个方式我们就可以研究很多问题，比如我们可以研究你存储的视觉记忆、音符记忆。我们还试图去研究更多的问题，比如说能不能激发一段旋律、一个事件，以及一些更抽象的概念。通过这样的研究，我们还发现工作记忆由很多组块构成（这个认知心理学理论早就提出来过），它们可能需要用不同的激发事件来激发。这给了我们很多思路和启发。
回到上一个问题，科学不是非黑即白，我们有一个想法并不完全是为了检测其他人的理论对与错。这些理论给了我们一个启发，我们基于此去测试一个有趣的点子。实验结果可以检测原有理论，但更重要的是检测我们自己的理论。我的研究生做这个研究的时候，我们当时笑着说怎么可能能做得出来。给受试者放个白噪声就能把他们脑袋里记住的音符激发出来，听上去很不可思议。但结果确实很清晰，我的研究生自己都非常诧异。
在这个研究基础上，我们还发展了一个很有意思的方向，如果我知道你的记忆是如何存储的，那么理论上我就可以修改你的记忆。现在我们实验室用了一个很好玩的方法，像一个魔术，先让你记住一个东西，然后在记忆保持阶段，也就是记忆进入静默态后，我们可以通过在屏幕上一些闪动的圆盘来操控记忆。简单来说，这些圆盘就是把你的记忆从静默态激活出来，然后潜移默化地修改它后再存回去，之后我们再测试你的记忆有没有被修改。
这是我们完全原创的一个范式，我们找到了一种非侵入式的办法修改记忆。当然它的修改程度实际上是非常弱的，但对我来说，其实多大程度至少在现阶段其实没那么重要，重要的是思想的启发，能修改已然是很重要的一步。这些是我们现在已发表的工作记忆方面的研究中我觉得比较有意思和有原创性的。
Q：您实验室的未来研究重点是什么？
罗欢：我们实验室的研究范围特别广，每一个学生和博士后研究的问题都不一样，经常有人在会议上看到我们实验室的墙报后会说你们这是一个实验室的吗？如果需要有个东西把这些研究联系在一起，我觉可能是时间吧。时间就是大脑的一个小世界，以前对这个小世界了解得不够，我们希望从时间的角度理解很多基本的认知过程，当然更重要并且我们觉得最为困难的就是，能不能进行操控。
我刚才说的操控记忆算是我们实验室的第一步。以前有人用一些方法去干扰某些脑区，然后影响人的认知，这是一种比较经典的基于脑区的操控方法，我们这个方法则更希望从时间动态角度进行。所以我们还会从时间角度拓展更多的研究，一方面我们特别想和做系统科学、网络科学、人工智能、信息科学的人一起，借用他们的理论和方法来理解人的认知。关于记忆，有一个很有趣的问题，就是我们都知道工作记忆容量是有限的，我们能不能去扩充记忆容量，有没有同样适用于人的算法，有的话，它背后的神经机制是什么，这都是我自己感兴趣的问题。
同时，我们知道长时记忆容量是无限的，人其实可以学习无限的内容。这个过程中就涉及一个我特别感兴趣的问题——知识的结构问题。我可以记一个图片、一个电话号码、一件事情，这些都是非常具体的，但是你会发现一个问题，在现在这个信息爆炸的时代，知识是海量的，我自己有一个感受，我们的知识已经没有疆界了，但是不是我们每个人都变得更聪明了？有时候我觉得现在人因为没办法跨越知无止境反而变得更沮丧，因为所有的知识都在云端，没有原来说的无法获取知识的“借口”了。现在家长会让孩子多学，可多学不代表学会，因为学习容量是有限的，在一定时间内只能学到这么多东西。比起学更多的知识，怎么整理我们的知识显然更难也更重要。
我很感兴趣我们人类学习背后有没有一些基本结构来组织碎片化的知识。比如我们现在就在通过和网络科学的学者合作来研究一些序列结构、层级结构，并把这些结构应用在知识获取和学习上，研究不同知识结构的学习难度，以及如果已知一个知识结构，怎样去学习是最有效的，怎样去破坏是有效的。这项研究刚刚开始，但我觉得是非常令人兴奋的方向。这就可以把实验室近期开展的工作记忆、注意都系统地连接起来。并且我认为这个过程中时间动态也是很重要的。这个过程涉及心理学、神经科学的基本问题，也可能产生更为广泛的应用，比如教育。因此，我们未来的一个方向是，更抽象的结构本身是如何被学习、被注意、被存储、被改变的。
本文来自微信公众号：nextquestion（ID：gh_2414d982daee），嘉宾：罗欢（北京大学心理与认知科学学院研究员、北京大学麦戈文脑研究所研究员、博士生导师），采访：Lixia，编辑：EY