人腦把記憶存在哪里

　　說閱讀是對知識“記”的存儲過程，而對知識的再現(xiàn)和運用往往是“憶”的提取體現(xiàn)。關(guān)鍵不在于儲存，而在于提取、檢索。我們掌握快速法的關(guān)鍵就是 人們當需要知識的時候，能有效地把記下的內(nèi)容，大量地、準確地“憶”出來。下面小編為你整理人腦把記憶存在哪里， 希望能幫到你。

　　從前，俄羅斯有一個著名的神經(jīng)外科醫(yī)生，叫做阿卡赫·阿卡諾維奇(Akakhi Akakhievitch)。有一個古怪的病人，希望阿卡諾維奇幫他徹底忘掉他那專橫討厭的母親。阿卡諾維奇答應了他的請求，打開病人的頭顱，一個一個地剔除了數(shù)千個神經(jīng)元，這些神經(jīng)元都與病人對他母親的記憶有關(guān)。術(shù)后，病人從麻醉中蘇醒，奇跡出現(xiàn)了，病人失去了所有關(guān)于他母親的記憶，不管是好的還是壞的記憶。阿卡諾維奇對手術(shù)的成功感到非常欣喜，高興之余，他決定致力于下一項研究——找出那些與對祖母的記憶有關(guān)的神經(jīng)元。

　　這個故事當然是虛構(gòu)的。1969年，神經(jīng)科學家杰里·萊特文(Jerry Lettvin，已故)在麻省理工學院演講時，講述了這個故事，用來闡述他那個后來被戲稱為“祖母細胞”(grandmother cells)的理論。萊特文認為，我們?nèi)粘５拿恳环N意識體驗、思維以及記憶，不管是對于某個親戚朋友，還是其他任何人或者物，都只有大約18 000個神經(jīng)元與之對應。不過，萊特文后來既沒有進一步證明，也沒有放棄他的大膽假設(shè)，而40多年來，科學家對“祖母細胞”理論也一直有不同看法。

　　認為神經(jīng)元以一種非常具體而明確的方式存儲記憶的觀點，可以追溯到19世紀末威廉·詹姆斯(William James)提出的所謂“教皇細胞”(pontificial cells)的理論。該理論認為，人們的意識就是由“教皇細胞”產(chǎn)生的。但是，不管是“祖母細胞”還是“教皇細胞”假說，都與當時的主流理論相悖，即諾貝爾獎得主查爾斯·謝靈頓(Charles Sherrington)在1940年提出的“億萬神經(jīng)元大民主”(a millionfold democracy)的理論。這一理論認為，對任何人和事物的感知，都要依靠億萬神經(jīng)元的大協(xié)作來完成。在這種情況下，任何單個神經(jīng)元的活動都毫無意義，只有大規(guī)模神經(jīng)元群體的合作才能創(chuàng)造意義。

　　大腦是如何存儲一個特定概念的?是通過為數(shù)不多的神經(jīng)元(例如幾千個，甚至更少的神經(jīng)元)來存儲，還是動用大量神經(jīng)元(數(shù)以億計的神經(jīng)元)分布式地存儲在整個大腦中?神經(jīng)科學家在這個問題上一直爭論不休。不過，這種爭論也帶來了好處，讓科學家對記憶和有意識思維有了新的理解。有趣的是，在此過程中，好萊塢還幫了一點忙。

　　對女影星放電的神經(jīng)元

　　幾年前，我們與加布里埃爾·克賴曼(Gabriel Kreiman，現(xiàn)在是美國哈佛大學醫(yī)學院的副教授)和萊拉·雷迪(Leila Reddy，現(xiàn)在是法國圖魯斯腦與認知中心的研究員)合作，完成了一次不尋常的實驗，在一個病人大腦的海馬區(qū)(hippocampus，與記憶有關(guān)的一個腦區(qū))發(fā)現(xiàn)了一個非常有趣的神經(jīng)元，這個神經(jīng)元只會對美國女影星珍妮弗·安妮斯頓(Jennifer Aniston)的圖片產(chǎn)生強烈反應，而對其他事物(數(shù)十個其他男影星、社會名流、場所或動物)的圖片無動于衷。在另一個病人的海馬區(qū)，也發(fā)現(xiàn)了一個特殊的神經(jīng)元，只在女影星哈莉·貝瑞(Halle Berry)的圖片出現(xiàn)時放電，甚至計算機屏幕上顯示貝瑞的名字時也會放電，而對其他事物保持沉默。還有一個神經(jīng)元只對女影星奧普拉· 溫弗雷(Oprah Winfrey)有反應，當出現(xiàn)她的圖片，或者計算機屏幕上顯示她的名字，或者播出由計算機合成的奧普拉·溫弗雷的讀音時，這個神經(jīng)元就會放電。此外，科學家還發(fā)現(xiàn)一個神經(jīng)元，只有在出現(xiàn)天行者盧克(Luke Skywalker，電影《星球大戰(zhàn)》中的角色)的圖片，或者計算機屏幕上顯示他的名字，以及播出由計算機合成的名字讀音時放電。類似的例子還有很多。

　　通過直接記錄單個神經(jīng)元的放電情況，就可以實現(xiàn)這類觀察研究。另外一些更常用的技術(shù)，例如大腦功能成像技術(shù)，可以觀察受試者在執(zhí)行一個特定任務時整個腦區(qū)的活動情況。大腦功能成像可以追蹤大腦中興奮區(qū)域(通常包含幾百萬個神經(jīng)元)的整體能耗情況，但是無法分辨一小群神經(jīng)元的活動，更不用說單個神經(jīng)元了。為了記錄單個神經(jīng)元發(fā)放的電脈沖，需要在大腦中植入比頭發(fā)還細的微電極。這種技術(shù)不像大腦功能成像那樣常用，只有在特殊的治療過程中，才會將微電極植入病人大腦中。

　　在治療癲癇病人時，偶爾會有這樣的機會。當病人的癲癇強烈發(fā)作，普通的治療又無法控制癥狀時，就需要進行手術(shù)治療。在某些情況下，切除癲癇病灶是可行的，甚至有可能使病人治愈。手術(shù)前，醫(yī)生需要通過各種技術(shù)對癲癇發(fā)作的起點位置和病灶進行精確定位。當然，醫(yī)生會首選非侵入性技術(shù)，如大腦功能成像，來進行手術(shù)前的評估性檢測，綜合考慮各項檢測指標，并通過病人頭皮的腦電圖記錄，分析病理性的神經(jīng)電活動(癲癇發(fā)作時，大量神經(jīng)元同步密集放電)。但有時，依靠非侵入性技術(shù)不足以對癲癇病灶進行精確定位，此時，神經(jīng)外科醫(yī)生就只能求助微電極。他們將微電極深植于病人大腦中，并讓病人留院觀察，以便持續(xù)監(jiān)測病人的大腦活動，再根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)分析癲癇情況。

　　在病人留院觀察期間，有時科學家會邀請病人作為自愿者，參加研究性實驗，讓他們進行多種認知任務，同時監(jiān)測他們的大腦活動。在美國加利福尼亞大學洛杉磯分校，我們使用了一種獨特的技術(shù)，將非常纖細的金屬絲引導的柔性微電極(flexible electrodes)植入自愿者大腦進行記錄。該技術(shù)由弗賴特發(fā)明，他在加利福尼亞大學洛杉磯分校領(lǐng)導著一個癲癇手術(shù)研究項目(Epilepsy Surgery Program)，并與世界各地的科學家進行合作，包括美國加州理工學院柯赫的研究組，以及英國萊斯特大學奎恩·奎羅格實驗室的科研人員。利用這項技術(shù)，我們得以直接記錄大腦在執(zhí)行不同任務時單個神經(jīng)元的放電情況。實驗中，病人注視著筆記本電腦屏幕上顯示的圖像，回憶或者執(zhí)行其他任務，我們則連續(xù)不斷地監(jiān)測病人神經(jīng)元的活動。正是在這一研究中，我們發(fā)現(xiàn)了“珍妮弗·安妮斯頓神經(jīng)元”，而且我們的發(fā)現(xiàn)也在不經(jīng)意間重新點燃了萊特文的 “祖母細胞”理論所引發(fā)的爭論。

　　重新認識“祖母細胞”

　　像“珍妮弗·安妮斯頓神經(jīng)元”這樣的神經(jīng)細胞，會不會就是科學家長期爭論的“祖母細胞”呢?為了回答這個問題，我們必須首先給“祖母細胞”下個精確的定義。對于“祖母細胞”假說，一種極端的解釋是，一個神經(jīng)元對應一個概念。但是，既然我們能夠找到一個單獨的神經(jīng)元，它只對珍妮弗·安妮斯頓興奮，那么我們就有理由推斷，必定還有更多的珍妮弗·安妮斯頓神經(jīng)元，因為在數(shù)十億個神經(jīng)元中找到一個，而且是唯一的特定神經(jīng)元的概率幾乎為零。此外，如果只有一個神經(jīng)元負責處理與珍妮弗·安妮斯頓有關(guān)的全部信息，那么萬一這個神經(jīng)元因疾病或意外而受到損壞，有關(guān)珍妮弗·安妮斯頓的全部記憶豈不蕩然無存，這怎么可能?

　　對于“祖母細胞”假說，另一種不太極端的解釋是，任意一個概念都有若干神經(jīng)元與之對應。這種解釋可能是合理的，但很難證明，甚至不可能證明。因為我們不可能將所有的概念都嘗試一遍，從而證明某個神經(jīng)元只對某一個概念(例如珍妮弗·安妮斯頓)放電。事實上，相反的例子卻很多，我們經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)一些神經(jīng)元，它們可以對不止一個概念放電。因此，如果在某次實驗中發(fā)現(xiàn)一個神經(jīng)元只對一個人放電，那我們也無法排除它可能還會對其他刺激放電，只不過我們在實驗中并沒有使用這種刺激罷了。

　　例如，在找到“珍妮弗·安妮斯頓神經(jīng)元”的第二天，我們進行了重復實驗。這次實驗中，我們使用了很多與她有關(guān)的圖片，結(jié)果發(fā)現(xiàn)“珍妮弗·安妮斯頓神經(jīng)元”還會對麗莎·庫卓(Lisa Kudrow，與珍妮弗·安妮斯頓一起出演過電視劇《老友記》，兩人都憑此而成名)放電;對天行者盧克有反應的那個神經(jīng)元，也會對尤達(Yoda，電影《星球大戰(zhàn)》中的角色，與天行者盧克一樣也是一名絕地武士)放電;另外有一個神經(jīng)元對兩個籃球運動員興奮;還有一個神經(jīng)元對本文作者之一的奎恩·奎羅格及其合作者興奮，這些人都與加利福尼亞大學洛杉磯分校那位自愿參加實驗的病人有過接觸，凡此種種。盡管如此，人們?nèi)钥梢哉J為，這些神經(jīng)元就是“祖母細胞”，只不過能讓它們興奮放電的對象不止一個，比如，電視劇《老友記》中兩個金發(fā)碧眼的女影星、電影《星球大戰(zhàn)》中的絕地武士們、籃球運動員們，或者與病人一起做實驗的科學家們。因此，這些細胞是不是“祖母細胞”的問題，似乎就變成了是否對定義進行擴展的一個語義問題。

　　暫且撇開語義方面的討論，我們先來關(guān)注這些“珍妮弗·安妮斯頓神經(jīng)元”的一些關(guān)鍵特征。首先，我們發(fā)現(xiàn)，這類神經(jīng)元的興奮非常有選擇性，每一種都只對展示給病人的一小部分社會名流、政客、親戚或地標建筑的圖片興奮。其次，這類神經(jīng)元中的每一種都可以對特定人物或場所的多種表達形式興奮，而與圖片的具體視覺特征無關(guān)。事實上，一個神經(jīng)元可以對同一個人的各種圖片，甚至他的名字(無論是書寫的，還是朗讀的)，產(chǎn)生類似的興奮反應。就好像這個神經(jīng)元以它的放電模式告訴我們，“我認識珍妮弗·安妮斯頓這個人，不管你用什么形式進行展示：她穿紅衣服的圖片、她的輪廓、書寫出來的她的名字，甚至大聲喊出她的名字都可以”。這種神經(jīng)元似乎是對確定的概念放電——不管這一概念是通過哪種形式來表達。因此，將這些神經(jīng)元改稱為“概念細胞”(concept cells)，而不是“祖母細胞”，可能更恰當。“概念細胞”有時也會對多個概念興奮，這種情況下，多個概念往往是密切關(guān)聯(lián)的。

　　概念編碼

　　要理解為數(shù)不多的神經(jīng)元與一個特定概念(如珍妮弗·安妮斯頓)之間如何關(guān)聯(lián)，首先需要了解一個復雜過程：在日常生活中，我們的大腦如何獲取和存儲大量的人和事物的圖像信息。眼睛看到的信息首先通過眼球后的視神經(jīng)，傳入位于后腦的初級視皮層(primary visual cortex)。這里的神經(jīng)元對圖像的某些微小細節(jié)放電。每一個神經(jīng)元就像數(shù)字圖像的像素點，或者畫家喬治·修拉(Georges Seurat)的點彩畫中的一個彩色點。

　　單個神經(jīng)元并不能告訴我們，它所接收的細節(jié)對應的是一張臉、一杯茶，還是埃菲爾鐵塔，或者其他什么圖像。但是，每一個神經(jīng)元的信息都是整體圖像的一部分，它們組合起來就會產(chǎn)生一幅美麗的圖像，例如《大碗島的星期日下午》(A Sunday Afternoon On the Island of LaGrande Jatte，喬治·修拉的代表畫作)。如果圖像稍有變化，圖像的某些細節(jié)也會改變，此時，初級視皮層上神經(jīng)元群的放電也會相應地改變。

　　大腦需要對感覺信息進行加工，以獲取比圖像更深層的信息——它必須識別目標，并將其整合到已知的概念中。從初級視皮層開始，由圖像觸發(fā)的神經(jīng)元活動依次經(jīng)過大腦皮層上的一系列區(qū)域，向大腦前額區(qū)蔓延。在這些更高級的視覺區(qū)域，單個神經(jīng)元對整個人臉或物體放電，而不是局部的細節(jié)。在這些區(qū)域，只需要一個神經(jīng)元就能告訴我們，圖像到底是一張人臉，還是埃菲爾鐵塔。如果稍微改變圖像，例如移動一下圖像的位置，或者改變一點燈光，圖像的細節(jié)特征就會變化，但是這些神經(jīng)元似乎并不介意圖像細節(jié)的輕微改變，它們的放電情況幾乎保持不變，這種性質(zhì)稱為“視覺不變性”(visual invariance)。

　　高級視覺區(qū)域的神經(jīng)元將它們的信息傳遞到內(nèi)側(cè)顳葉(medial temporal lobe)——海馬區(qū)(hippocampus)及其周圍的皮層，這些區(qū)域與記憶功能有關(guān)，我們也正是在這里發(fā)現(xiàn)了“珍妮弗·安妮斯頓神經(jīng)元”。海馬神經(jīng)元的反應比高級視皮層的神經(jīng)元更具特異性。每一個海馬神經(jīng)元都只對某個特定的人放電，或者更確切地說，對那個人所對應的“概念”放電：不僅是臉，或者外表的方方面面，還包括與此人有緊密關(guān)系的各種屬性，比如這個人的名字。

　　我們試圖弄清楚，在大腦中，編碼概念的神經(jīng)元的稀疏程度到底如何?換句話說，多少個神經(jīng)元的放電可以代表一個特定概念。顯然，我們無法直接測出這種神經(jīng)元的數(shù)量，因為我們無法在一個給定腦區(qū)中記錄所有神經(jīng)元的活動。不過，本文作者柯赫曾經(jīng)和斯蒂芬·韋杜(Stephen Waydo，當時還是加州理工學院的一名博士研究生)一起利用統(tǒng)計學方法估算出，在內(nèi)側(cè)顳葉，一個特定概念只會觸發(fā)不到100萬個神經(jīng)元放電，而這個區(qū)域大約有10億個神經(jīng)元。而且，考慮到研究人員在實驗中使用的圖片是病人非常熟悉的，這往往會使更多神經(jīng)元放電，所以“100萬”應該是一個上限，實際上表示一個確定概念的神經(jīng)元的數(shù)量，可能只有前者的1/10，甚至1/100——確切數(shù)字可能與萊特文猜測的18 000差不多。

　　也有人持相反的觀點，他們認為，大腦并不是通過一小群神經(jīng)元對概念編碼，而是分布式地編碼，也就是很多神經(jīng)元共同參與，因為如果每個概念都用數(shù)以萬計的神經(jīng)元來編碼，那大腦可能沒有足夠多的神經(jīng)元，來表達所有概念，以及這些概念的變化情況。比如，我們大腦中的神經(jīng)元是否可以多到，即使按稀疏編碼的方式，也能編碼出祖母的微笑、織補衣服、喝茶或在公交車站等人的樣子，還有英國女王問候民眾，以及天行者盧克童年時在塔圖因星球(Tatooine)與達斯·維德(Darth Vader)打架等情景。

　　在大腦中，記憶如何編碼?神經(jīng)科學家提出了兩種對立的理論，但一直沒有定論。一種理論認為，每一個記憶——例如天行者盧克的圖像——都是零散地分布式存儲在數(shù)百萬甚至數(shù)十億個神經(jīng)元中。近年來，另一種理論已經(jīng)得到更多科學家的認可。這種理論認為，神經(jīng)元對記憶的編碼是“稀疏”的，大約幾千個神經(jīng)元就可以表示一幅圖像。當盧克的圖像出現(xiàn)時，不管距離遠近，這些神經(jīng)元中的每一個都會興奮。這群神經(jīng)元中的一部分(不是全部)也會對與盧克有關(guān)的另一個角色——尤達的圖像興奮。與此類似，另一群神經(jīng)元會對女影星珍妮弗· 安妮斯頓的圖像興奮。

　　為了回答這個疑問，我們首先要考慮的是，一個人能夠記住的概念通常不超過1萬個。與內(nèi)側(cè)顳葉擁有約10億個神經(jīng)元相比，1萬個概念并不算多。另外，我們有理由認為，對概念進行稀疏編碼和存儲是非常高效的。內(nèi)側(cè)顳葉的神經(jīng)元并不關(guān)心一個概念的不同情況，例如，它們不關(guān)心盧克是站著還是坐著，它們只關(guān)心輸入的信息是否與盧克有關(guān)。這些神經(jīng)元只對概念本身放電，而與概念的具體表現(xiàn)形式無關(guān)。對概念的抽象化——神經(jīng)元可以對“盧克”這個概念的所有表現(xiàn)形式放電，減少了神經(jīng)元需要編碼的信息量，而且使得神經(jīng)元具有高度選擇性，例如只對盧克放電，而不會對珍妮弗放電。

　　韋杜的模擬研究進一步發(fā)展了這一觀點?；谝曈X信息加工的詳細模型，韋杜通過計算機程序模擬了一個神經(jīng)網(wǎng)絡，可以識別多種不帶標記的圖片，比如飛機、汽車、摩托車和人臉。這套程序?qū)D片所表達概念的識別，并不需要教師的指導，也沒有人告訴它“這是飛機，那是卡車”。它必須利用前提假設(shè)獨立完成識別。給它的前提假設(shè)是：盡管圖像很多，但它們實際上是少數(shù)幾個人或物的不同表現(xiàn)形式，每一個人或物都由一小群神經(jīng)元來表示，就像我們在內(nèi)側(cè)顳葉中所發(fā)現(xiàn)的那樣。在軟件模擬中加入這種稀疏編碼方式之后，該神經(jīng)網(wǎng)絡學會了分辨同一個人或物體的不同圖片，即使這些圖片有非常大的差異，該神經(jīng)網(wǎng)絡也能正確辨別。這個模擬研究的結(jié)果，與我們通過記錄人類大腦中神經(jīng)元放電所得到的結(jié)果非常相似。

　　概念細胞之間的關(guān)聯(lián)

　　大腦如何表示外部世界的信息，又如何將感覺轉(zhuǎn)變成記憶?這個問題與我們的研究密切相關(guān)。先看看一個著名的病例(名為H。 M。)，他患有頑固性癲癇，為了控制他強烈的癲癇癥狀，神經(jīng)外科醫(yī)生無奈之下，只好選擇切除他的海馬區(qū)，以及大腦兩側(cè)與海馬區(qū)相連的區(qū)域。手術(shù)后，這位病人仍能辨別人和物體，可以回想起手術(shù)前就知道的一些事，但是出乎意料的是，他再也不能形成新的持久性記憶。由于失去了海馬區(qū)，他很快就會忘記剛經(jīng)歷過的事情，就像電影《記憶碎片》(Memento)中患有類似神經(jīng)疾病的主角那樣。

　　上述病人的故事表明，海馬區(qū)(甚至整個內(nèi)側(cè)顳葉)對于感知并不是必需的，但對于短時記憶(持續(xù)時間很短)向長時記憶(持續(xù)時間達數(shù)小時、數(shù)天甚至數(shù)年)的轉(zhuǎn)變卻是必不可少的。我們認為，位于內(nèi)側(cè)顳葉區(qū)域的“概念細胞”，在將我們意識到的東西(即外部輸入的感覺信息或大腦回憶所觸發(fā)的內(nèi)容)轉(zhuǎn)變成長時記憶的過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用，長時記憶隨后將存儲到大腦皮層的其他區(qū)域。我們認為，對于那位病人來說，他在辨認，或者回憶安妮斯頓時，“珍妮弗·安妮斯頓神經(jīng)元”并非必需的，但是，這位病人要把“安妮斯頓”放在自己的腦海中，建立起與這位女影星有關(guān)的聯(lián)系或記憶，該神經(jīng)元卻是至關(guān)重要的——比如，日后他會想起他見過安妮斯頓的照片。

　　我們的大腦可能通過為數(shù)不多的“概念細胞”，將一個事物的多種形式表示為一個獨特的概念。這樣的表示方式只需要一小群神經(jīng)元，并且不會隨著事物具體形式的變化而變化。“概念細胞”的作用對于解釋我們的回憶過程很有幫助，我們會回想起珍妮弗或盧克的整體形象，而不是他們臉部的每一個細節(jié)。我們不需要(也不可能)回想起遇到過的每個人或每件事的全部細節(jié)。

　　重要的是抓住特定場景中與我們有關(guān)的人和事物的關(guān)鍵信息，而不是記住大量毫無意義的細枝末節(jié)。如果我們在咖啡店偶然遇見一個熟人，對我們而言更重要的是記住這次相遇后發(fā)生的一些重要事情，而不是此人的衣著打扮，或者他說的每一句話，更不是喝咖啡的其他陌生人的長相。“概念細胞”傾向于對與個人相關(guān)的事物興奮，因為我們通常會記住與我們熟悉的人或事物有關(guān)的事，而不會浪費精力去記住與我們無關(guān)的事。

　　記憶不只是一個個孤立的概念。對珍妮弗·安妮斯頓的記憶，包含著與她本人以及她在《老友記》等影視作品中所扮演的角色有關(guān)的一系列故事。對某個記憶情節(jié)的完整回憶，需要在不同但是相關(guān)的概念之間建立聯(lián)系，比如，把“珍妮弗·安妮斯頓”這個概念與“坐在沙發(fā)上，一邊看著《老友記》，一邊吃著冰淇淋”等概念關(guān)聯(lián)起來。

　　如果兩個概念是關(guān)聯(lián)的，那么編碼其中一個概念的某些神經(jīng)元可能也會對另一個概念興奮。這可以解釋大腦神經(jīng)元對相互聯(lián)系的事物如何進行編碼的生理過程。神經(jīng)元會對有關(guān)聯(lián)的其他概念放電，這可能就是形成情景記憶(episodic memories，例如在咖啡店偶遇熟人后發(fā)生的一系列事件)以及意識流動(flow of consciousness，意識的內(nèi)容自發(fā)地從一個概念跳到另一個概念)的基礎(chǔ)。當我們看到珍妮弗·安妮斯頓時，視覺感知激發(fā)起我們對電視、沙發(fā)以及冰激凌等概念的記憶，這些相互關(guān)聯(lián)的概念構(gòu)成了“正在觀看《老友記》劇集”的記憶。同一個概念的不同方面(存儲在不同的腦區(qū))之間，也可能是通過類似的方式形成關(guān)聯(lián)，從而將一束玫瑰的香味、形狀、顏色和質(zhì)地，或者珍妮弗的容貌和嗓音聯(lián)系起來。

　　既然以抽象概念的形式存儲高級記憶具有明顯優(yōu)越性，那我們就要進一步探討，為什么對這些概念的表示只需要內(nèi)側(cè)顳葉中的一小群神經(jīng)元?多項模擬研究表明，稀疏編碼方式對于快速形成不同概念之間的聯(lián)系是必需的——這可能就是答案。

　　模擬研究的技術(shù)細節(jié)相當復雜，不過原理非常簡單。就拿我們在咖啡店遇到一個熟人這樣的例子來說，假如采用分布式編碼的方式——而不是相反的稀疏編碼——來表示這個人，那我們對這個人的每一處細節(jié)都需要用許多神經(jīng)元進行編碼。對這家咖啡店本身的分布式編碼，又需要另外的大量神經(jīng)元。如果要將這個人和這家咖啡店聯(lián)系起來，就需要在表示這兩個概念各種細節(jié)的大量神經(jīng)元之間建立連接。這還沒有考慮將這兩個概念與其他更多概念聯(lián)系起來的問題，例如，這家咖啡店看起來像一家舒適的書店，而遇到的那個人看上去很像我們認識的另一個人。

　　在分布式網(wǎng)絡中建立這樣的連接是非常緩慢的，而且可能導致記憶混亂。相反，在稀疏網(wǎng)絡中建立這樣的連接既快速又容易，只須使少數(shù)神經(jīng)元對兩個概念都放電，從而在表示每個概念的各組神經(jīng)元之間建立少量連接即可。稀疏網(wǎng)絡的另一個優(yōu)點是，增加新概念并不會對網(wǎng)絡中既有的其他概念帶來顯著影響;而在分布式網(wǎng)絡中很難將一個概念單獨分隔開來，若要增加一個新概念，甚至需要改變整個網(wǎng)絡的邊界。

　　“概念細胞”使感知和記憶相互聯(lián)系，通過抽象化和稀疏編碼的方式表示語義知識(semantic knowledge)，比如人、場所、物體，以及構(gòu)成我們個人世界的全部有意義的概念。它們是搭建記憶大廈的磚石，使我們對生活中的事實和事件形成記憶。它們巧妙的編碼方式使我們的思維可以撇開無數(shù)瑣碎的細節(jié)，提取出有意義的東西，以此來形成新的記憶，并在概念之間建立新的關(guān)聯(lián)。“概念細胞”編碼了我們的經(jīng)歷中最重要的內(nèi)容。

　　“概念細胞”與萊特文所設(shè)想的“祖母細胞”不太相似，但它們很可能是人類認知能力的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，以及思維和記憶的硬件組分。