人为什么会丢失童年的记忆？
人为什么要失去小时候（如3到7岁）的记忆，在少年的时候还能记住一些，随年龄增大就失去的越来越多（如六七岁到10来岁的记忆也会模糊不清）。为什么会有这种现象？这是因为小时候大脑发育不全根本记不住？还是其实有记忆但是被遮盖了，在特定的环境下还会被唤起？从进化来看，这对人的个体的生存发展有什么好处吗？
目前在科学界来看，所有关于记忆形成和存储机制的问题都是没有被很好回答的问题。我们有描述记忆形成、存储的模型，但是还不能从根本上去理解其机制。这个回答仅仅从现有的模型出发，去尽可能的解释该问题。
问题描述
婴幼儿时期记忆的丢失，被称为infantile amnesia或者childhood amnesia，即幼儿期遗忘。最早由Sigmund Freud (弗洛伊德)描述和定义，并提出模型[1]。但是弗洛伊德对该现象的解释模型，跟其他弗洛伊德的理论一样，由于充斥着经验主义、牵强附会的特性，逐渐被科学界摒弃。
当我们谈论幼儿期遗忘时，我们谈论的是长期记忆(Long Time Memory, LTM)的丢失，而不是短期记忆(Short Time Memory, STM)，LTM与STM之间有着明显的机制差异。一般人在成人阶段，不会记得2-4岁之前的任何事情，而且十岁之前的记忆，也会随着年龄的增长而逐渐湮没[2]。相对的，在儿童阶段，我们很可能会记得几岁时候的一些事情。
脑部发育
幼儿时期，人脑处在快速发育的阶段，上图是关于幼儿脑部的MRI影像[3] ，在发育的过程中，我们可以看到：
1.脑部的体积在增加（上图中第一行）
这种增加不仅体现在整体上的脑容易，还体现在脑皮层、小脑和边缘系统以及脑干组织(上图)[4]
2.脑部的白质发育变化非常的明显（第二张图第二行，图像中亮黄色部分），白质部分主要对应神经纤维束和包裹在其外部的髓鞘，是连接脑部各个区域的信号导线。说明人在刚出生的一段时间，脑部各个区域之间的联系还没有很好地形成/建立。
而且，灰质体积比白纸体积变化更明显，说明在刚出生一段时间的发育过程中，神经细胞还处在迅速的形成/发育之中。
在婴幼儿阶段，脑部的结构还没有成型，关于长期记忆的海马体和杏仁核还处在发育过程中。我们存储长期记忆的载体（杏仁核、海马体）还处在快速的变化，而且功能不够完善。我们关于记忆机制的脑部各个区域之间的连接，也处在不断的变化之中。早期的连接可能经过一段时间的发育就被破坏了，记忆因此也丧失了[5]。
视觉
谈论到长期记忆，不得不提到所记忆的内容。在长期记忆的内容中，视觉占有很大的成分。而对婴幼儿来说，他们看到的世界跟成人看到的世界是不一样的。在孩子还小的时候，我们不能以为然的在婴儿身上期待我们在成人中所看到的视觉反应[6]。
婴儿眼睛的分辨能力在最初的十个月又一个快速的上升阶段[7]，在几个月的时候，婴儿甚至都不能看清眼前的物体。
此外，婴儿对颜色的感知也是与成人不同的[8]，其对空间频率的感知像是一个低通滤波器，而成人的更像是一个带通滤波器。
婴儿看到的世界并不清晰，而且也不色彩斑斓：
在视觉信息不清晰、不准确的情况下，我们是不能指望有清晰的记忆的。
语言
在婴儿阶段，一岁以前基本没有语言能力[9]。在没有语言/语言能力缺乏的时期，我们对记忆的编码会遇到困难。对于长期记忆，我们需要经常的回忆才能保持特定的记忆或者强化，而语言编码在回忆中是非常重要的的。
自我意识
由于脑皮层还没有成熟，婴儿的行为主要受皮层下组织的驱动。这时他对任何身体的需求都是直接表现出来的。因此婴儿时期还不能通过镜子测试[10]。他对周围世界中事情的参与度很低，更像是一个旁观者，而不是一个主动的参与者。隔岸观火跟身临其境毕竟不同，我们在旁观的情况下对事情的记忆，显然没有参与其中来的好，这也是为什么提倡沉浸式学习的原因。
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[1] Freud, Sigmund. Psychopathology of Everyday Life. Macmillan, 1915.
[2] Robinson-Riegler, Bridget, and Gregory L. Robinson-Riegler. Cognitive psychology: Applying the science of the mind. Pearson Higher Ed, 2013.
[3] Sakai, Tomoko, et al. "Differential prefrontal white matter development in chimpanzees and humans." Current Biology 21.16 (2011): 1397-1402.
[4] Knickmeyer, Rebecca C., et al. "A structural MRI study of human brain development from birth to 2 years." The Journal of Neuroscience 28.47 (2008): 12176-12182.
[5] Josselyn, Sheena A., and Paul W. Frankland. "Infantile amnesia: a neurogenic hypothesis." Learning & Memory 19.9 (2012): 423-433.
[6] Atkinson, Janette, Oliver Braddick, and Fleur Braddick. "Acuity and contrast sensitivity of infant vision." Nature (1974).
[7] Norcia, Anthony M., Christopher W. Tyler, and Russell D. Hamer. "Development of contrast sensitivity in the human infant." Vision research 30.10 (1990): 1475-1486.
[8] R Wilson, Hugh. "Development of spatiotemporal mechanisms in infant vision."Vision research 28.5 (1988): 611-628.
[9] Kuhl, Patricia K. "Early language acquisition: cracking the speech code." Nature reviews neuroscience 5.11 (2004): 831-843.
[10] Gallup Jr, Gordon G., James R. Anderson, and Daniel J. Shillito. "The mirror test." The cognitive animal: Empirical and theoretical perspectives on animal cognition (2002): 325-33.
在其他回答提到的理论中，我认为‘编码未完善理论’和‘索引失效理论’比较靠谱。
2岁以前没记忆应该是因为大脑发育未成熟，也就是编码未完善。我还没看见有哪个回答说自己记得1岁刚能走路或刚能说话时的事情。完全‘没有’的记忆不是‘时间久远’能解释的了的，即使问一个8岁的小孩，ta也不会记得2岁前的事情，但ta会记得很多5岁的事情。所以2岁前无记忆应该归咎于大脑发育不完善，无法储存记忆或者用现在不能解码的原始方式编译了记忆信息。
而2岁以后，能记得一些记忆碎片对一般人来说很正常，但也只是碎片而已，都是跳跃的。也就是说无法回忆起那个碎片前后发生的事情。这段时期内我认为‘索引失效’是原因，也就是说其实记忆都在，只是由于好久没有用到，所以能到达那块记忆的主神经元已经退化，而其他链接那块记忆的索引又是非逻辑的，一般情况下很难触及。能触发的情况会比较例外，比如在催眠中，通过潜意识来帮助查找这条通路，往往会有意外的结果。再比如，由于身在某个场景中，场景的味道、视觉效果、体感、某种非逻辑的感受能帮助搜索到某段记忆，从而产生了‘Deja Vu’的感受。有人提到的不想回忆的记忆，也属于‘索引失效’，只不过不是因为时间长而失效，而是由于潜意识为了保护主体，主动掐断了这块记忆的逻辑索引。
这个问题从能应用的角度来说，可以让一个刚刚会写字的孩子开始写‘回忆录’，从记得起的最早的记忆开始写，在父母的提示下估计会写出很多细节，最后写到最近的日期也就变成了‘日记’。当然，过一段时间就看一遍之前写的回忆录，这样自己的记忆才能一直保持色彩，不然过10年后再看这个就会感觉像是别人的回忆录一样了。预计这种习惯对于孩子的长期记忆是一种很好的锻炼吧？
2016-02-04
童年的回忆，都哪里去了？现在我知道了，如果我能记起那时候发生的事，那才叫不同寻常，很少有成年人能做到这一点。这一现象甚至还有一个专门的术语——「童年失忆，childhood amnesia」。这个词是由 Sigismund Schlomo Freud 在 1910 年发明的，指的是成年人很难回想起自己生命的头三四年里发生了什么事，我们在大约七岁以前都缺乏牢靠的记忆。那么我们对于生命初年的记忆是否被隐藏在大脑的某些区域，只需要一点儿线索就能重见天日？在过去的一个世纪里，不断有研究者在这个问题上争执不休。當我們试图通过回到熟習老地方的影像、声音、气味和触感，从大脑深处揪出那段顽固的记忆。但是研究显示，我们在生命初年形成的记忆纯粹只是「消失」了而已。
“童年失忆”指的是成年人很难回想起自己生命的头三四年里发生了什么事，我们在大约七岁以前都缺乏牢靠的记忆。Freud 认为，我们会因为「性创伤，sexual trauma」而压抑自己的早期记忆。不过到了 1980 年代，大多数研究者都同意另一个假说：我们之所以对于童年早期没有任何记忆，是因为我们那时还创造不出「记忆」来。事件发生了，然后就过去，不会在婴儿的大脑上留下任何持久的印记。但在 1987 年，埃默里大学心理学家 Robyn Fivush 及其同事进行了一项研究，消除了人们的误解。他们的研究证明，两岁半的儿童就能记住自己六个月大时发生的事了。但那些记忆到哪里去了？我们大多数人都想当然认为，我们之所以在成年以后就想不起小时候的事，是因为这些记忆属于太过遥远的过去，所以现在很难想起。但事实并非如此，我们在还是孩子的时候就已经失去了那些记忆。
纽芬兰纪念大学心理学家 Carole Peterson 也曾进行了一系列研究，试图确定童年记忆究竟是在什么时候消失的。她和同事们找来一群年龄在 4 至 13 岁之间的儿童，请他们讲述三个最早的记忆。这些孩子的父母会在旁作证，看他们的记忆是否属实。研究发现，就连其中最年幼的孩子，也能回想起大约两岁时发生的事。两年之后，研究者对这些孩子进行了回访，看他们的记忆是否已经发生变化。在 10 岁及以上年龄段的孩子里，有超过三分之一的人依然保有他们在第一次实验时讲述的记忆。但是较为年幼的孩子——特别是那些在第一次实验时最年幼的 4 岁儿童——却大多失去了当时的记忆。无论对于儿童还是成年人，记忆之留存与消退，都有其怪异的「选择性」。他们的结论是，如果记忆带有强烈的情绪，那么孩子在两年之后仍然记得的可能性将是其他记忆的 3 倍。「密集记忆，dense memory」——如果他们清楚事件的人物、经过、时间、地点和原因——比不连贯的记忆碎片更有可能保留下来，而且保存下来的可能性是后者的 5 倍。不过还是会有一些稀奇古怪而无关紧要的回忆顽固地留存下来，比如那慷慨馈赠的饼干，这常会让那些试图探究自己生命初年的人感到十分沮丧。
要形成长期记忆，我们必须协调一系列生理和心理变化，但是大多数儿童都缺乏这样的协调机制。我们从生活经验中获取的感觉信息——影像、声音、气味、味道和触感——都是记忆的原材料。它们抵达并记录于我们的大脑皮层，完成认知的过程，但这些感觉信息必须在「海马体」中经过组合加工，才能最终形成记忆。海马体是一个位于大脑皮层之下的大脑结构，得名于它如同海马一样的形状。海马体不仅可以把我们的多个感觉信息捆绑在一起，创造出一个单一的新记忆；它还会把影像、声音、气味、味道和触感，跟已经存储在大脑里的相似信息进行关联。但是要等到我们进入青春期后，海马体的某些部分才能完全发育成熟，所以儿童的大脑很难完成长期记忆储存的整个过程。这也是曾经有很多心理学家相信，婴幼儿的大脑发育尚不完整，无法形成明显的长期记忆的原因。
要形成长期记忆，我们必须协调一系列生理和心理变化，但是大多数儿童都缺乏这样的协调机制。另外，年幼的孩子对时间顺序的理解也非常模糊。他们还需要好几年时间才能读懂钟表和日历，因此他们很难确定某一事件发生的具体时间和地点。他们也没有足够的词汇来描述事件。如果没有足够的词汇，他们就无法进行「因果叙事」——而 Peterson 发现，这正是形成稳固记忆的基础。而且孩子还未拥有十分明确深刻的自我意识，所以不会在其激励之下积累和反思自己的生活经验，组成日益增长的「人生叙事」。孩子们的记忆实在太脆弱了，很容易受到所谓「粉碎过程，shredding」的影响。在我们生命的头几年里，我们在海马体中一个名为「齿状回，dentate gyrus」的区域制造了大量新的神经元，它们会在我们的余生里不断生长变化，只是速度大不如前。多伦多儿童医院神经科学家 Paul Frankland 和 Sheena Josselyn 发表过了一项研究，指出这种名为「神经发生，neurogenesis」的神经元生长过程，实际上会打乱已有的记忆回路，造成记忆丢失。
我们的记忆还可能发生「扭曲」，或者因为他人对同一事件有着不同的记忆，或者因为你获得了新的信息——特别是当新信息与已经存储在我们头脑中的旧信息十分相似的时候。比方说，你新认识了一个人并记住了他的名字，但之后你又认识了另一人，而他的名字跟之前那位十分相似，于是你就搞不清第一个人叫什么名字了。当连接神经元的神经突触因为长期不用而退化的时候，我们的记忆就会丢失。Bauer 告诉我们：如果你从来都没有提取过这些记忆，那么神经突触就会去处理别的东西。当孩子渐渐长大，他们的记忆就不再那么容易受到「粉碎」和「干扰」了。我们带入余生的大多数稳固记忆都是在所谓「回忆高峰，reminiscence bump」时期形成的。那是从 15 到 30 岁，我们投入大量精力探索一切，试图搞明白自己究竟是谁。按照 Bauer 的说法，我们在此期间经历和遭遇的事件、文化和人物，将会陪伴我们度过一生，甚至会让我们的现在显得黯然失色。那时候的电影是最好的，那时候的音乐、时尚、政治领袖、友谊和罗曼史也是最好的，凡此种种，不胜枚举。
但也总有人能记住更多童年往事，似乎记忆在一定程度上会受到家庭参与程度的影响。这一发现可以从文化的角度进行阐释：中国人不像北美人那样重视个人的特性，因此他们不太可能花大量时间关注个人生活中发生的事件。相较之下，加拿大人更喜欢强化个人记忆，因此可以让在背后支撑个人记忆的神经突触保持活力。新西兰奥塔哥大学心理学家 Federica Artioli 和同事在 2012 年进行了另一项研究，发现来自意大利扩大式家庭的年轻人，比来自意大利核心家庭的年轻人拥有更早、更密集的记忆，很可能是因为前者的家族参与程度更高。
总有人能记住更多童年往事。似乎记忆在一定程度上会受到家庭参与程度的影响。毕竟，我们对人脑的了解还是太少了。
近百年来，人们普遍相信幼时的回忆在成长的过程中被完全抹去了。但事实并非如此！实验显示，关于这段时期的回忆其实一直都在我们的大脑中……你最初的记忆是什么？
回答这个问题需要耗费很大的脑力——得从长辈们的叙述中，构建起混杂着各种难以辨别的图像、感觉和声音的场景。
那在此之前呢？何时第一次走路，第一次说话？
这反倒很容易回答了：没有人能记得这个时期的事情，在科学上叫作“童年期遗忘”。那最初的经历与发现给童年的我们带来的兴奋无疑是很真切的，如今却荡然无存。
“这是个悖论，因为我们知道儿童惊人的学习能力恰恰来自他们的记忆力。”法国国家健康与医学研究院神经内科研究员布丽吉特·波捷（Brigitte Potier）指出。
科学家一直在寻找个中原因，上百年来提出了很多假说。
“未经词句描述的记忆——即语言习得之前的记忆——可能无法储存；或者语言习得本身会在大脑中引发动荡，从而抹去我们最初的记忆；又或是唯有形成强烈的自我意识后才会留下自身的回忆。”安德烈·鲁坚科（Andrey Rudenko）列举道，他是美国麻省理工学院记忆和学习研究所的研究员。
这个图表证明了儿童健忘症有一个语义成分。在SuperMemo的例子中，一个孩子在2岁之前学习了英语字母表。然而，直到7.5岁之前，许多个别的字母都被遗忘了，不得不重新记忆。然而，有些字母似乎显示出稳定的记忆。而最近纽约大学神经科学博士阿莱西奥·特拉瓦利亚（Alessio Travaglia）的研究在学界引起了轩然大波。
“这些回忆并没有消失。”他概述道，“我们最初的那些岁月一直都有迹可循，只需加以合适的刺激就能浮出水面。”证据就是他率其团队成功地在大鼠身上重现了童年记忆。
实验很简单：将一群幼鼠和成年鼠关在笼子里，每当它们想要闯入某个特定区域时，就对它们进行电击。遭受数次电击后，相关记忆就会形成：成年鼠在数星期内都会避开那片危险区域。
然而那些幼鼠成年后却似乎完全丧失了关于危险的记忆，它们会毫无顾忌地跑过电击区。“这已然给出了一个重要信息，”安德烈·鲁坚科指出，“大鼠也有童年期遗忘，尽管它们没有语言也没有太明确的自我意识。”
但接下来的观察结果更惊人。“若是等这些幼鼠成年后施以轻微电击再放入笼子，它们就会避开那片区域。”阿莱西奥·特拉瓦利亚描述道，“它们会忆起有风险的地方，童年时的记忆在它们身上复苏了。”这证明了幼儿期的这段记忆仍然保存在它们大脑皮层中的某个部分！
“阿莱西奥·特拉瓦利亚的文章值得关注，”安德烈·鲁坚科表示，“这是第一个证明童年记忆以痕迹形式存在的明确证据，它们之所以被遗忘并不是因为大脑在储存方面有问题，而是未能对它们重新提取。”
然而，大鼠毕竟不是人类，它们身上发生的情况也许和我们毫无关联。
“并非如此，同为哺乳动物，它们的大脑结构和我们的非常接近。”阿莱西奥·特拉瓦利亚反驳道。但电击本身作为创伤事件不是会易于形成痛苦记忆吗？“我本人的假说是，我们几乎可以回忆起一切，”安德烈·鲁坚科坦言，“真正的问题是：何种刺激可以激活何种回忆？”
对研究人员来说，这一切都离不开海马体。“我们最初记忆形成时的烙印构建了海马体中的回路，”阿莱西奥·特拉瓦利亚强调说，“它们是我们所有记忆的基础，从这一意义上说，显然也是最重要的记忆，因为它们能够对我们的情绪和感觉产生无意识的影响。”
“这完全有可能，”布丽吉特·波捷评论道，“甚至可能引发强烈回响：幼儿期饱经创伤会导致成年后产生某些无意识的行为。要研究这其中的关联，必须重复进行相同的实验，并对实验动物进行长期观察。”
所以，我们的童年记忆一直都存在，只是被埋没在大脑皮层那千沟万壑中的某个地方，等待着合适的刺激来将之唤醒。而刺激的形式也有着无尽的可能，从浸在茶中的一块香甜的玛德莲娜蛋糕，到痛苦不堪的电击……
撰文 Thomas Cavaillé-Fol
编译 邹沁
大脑记忆模糊多变，就像维基百科可以被随意修改。你的童年记忆碎片会随着时间而移动，也可能被遗忘。
人体充满秘密，带你深入了解你的大脑。
「大脑，比天空更辽阔，
因为，把它们并排在一起，一个能轻松包含另一个，而且，你也在其中。」
——艾米莉·迪金森（Emily Dickinson），美国诗人
宇宙中最超凡的东西，就在你的头颅里面。哪怕你穿梭于外太空的每一寸，说不定都找不到任何东西比你两耳之间这两斤半软乎乎如海绵般的物事更神奇、更复杂、功能更强劲的了。
作为一项纯粹的奇迹，人类的大脑长得毫不起眼。首先，它有 75%~80% 都是水，其余的主要成分是脂肪和蛋白质。令人惊讶的是，这三种平平无奇的物质，凝聚起来竟然带来了思考、记忆、视觉、审美，等等。如果你把大脑从颅骨里拿起来，你肯定会对它是多么柔软感到诧异。大脑的稠度[1]有着不同的比喻：豆腐、软黄油、稍微煮得过了头的牛奶冻。
大脑的一大悖论是，你对世界所知的一切，都来自一个从未亲眼见过这个世界的器官。大脑存在于静寂与黑暗当中，就像关在地牢里的囚犯。它没有疼痛感受器，不折不扣地没有感觉。它从未感受过温暖的阳光，或温柔的微风。对你的大脑来说，世界只是一股电脉冲，就像一连串的摩尔斯电码敲击。从这赤裸裸的中立信息中，大脑为你创造（不折不扣地创造）出一个充满活力、三维立体、在感官上引人入胜的宇宙。你的大脑就是你。其他一切都只是管道和支架。
光是静静地坐着，什么都不做，你的大脑在 30 秒里处理的信息，就超过了哈勃太空望远镜 30 年的工作量。一块 1 立方毫米见方的皮层（就跟一粒沙差不多）可以容纳 2000TB 的信息，足以存储历年来拍摄的电影，包括预告片；要不，就相当于 12 亿册你现在正读的这本书。[1]按《自然神经科学》（Nature Neuroscience）杂志所说，总的来说，人类大脑可以容纳[2]200 艾字节（exabytes）的信息，大致相当于「当今世界的所有数字内容」。如果这还不是宇宙中最非同凡响的东西，那就肯定是还有人类没发现的奇迹。
人们通常把大脑形容成一个饥饿的器官。它只占我们体重的 2％[3]，但却用去了我们 20% 的能量。对新生儿来说，大脑的能耗不低于 65％。这就是婴儿总是在睡觉（因为不断发育的大脑把他们累坏了）以及婴儿有着大量的身体脂肪的原因（脂肪将在需要时充当能量储备）。你的肌肉所用的能量其实更多（约占 1/4），但你拥有大量的肌肉；按每单位物质来算，大脑是我们所有器官里最为昂贵的[4]。但它也非常高效。你的大脑每天只需要大约 400 卡路里的能量，差不多相当于你吃掉一块蓝莓松饼。试着用一块松饼的能量让你的笔记本电脑运行 24 小时，看看它会怎么样。
与身体的其他部位不同，不管你做什么，大脑都以稳定的速度燃烧 400 卡路里。艰难的思考没法让你变得更苗条。事实上，它似乎并不带来任何好处。加利福尼亚大学欧文分校一位名叫理查德·海尔（Richard Haier）的学者使用正电子发射断层扫描仪发现，最辛苦运转模式下的大脑，效率往往最低。他发现，大脑最高效的工作方式[5]，是快速解决任务，接着就进入待机模式。
尽管大脑具备种种神奇的能力，但大脑并不为人类所独有。我们跟狗或者仓鼠使用完全相同的元件：神经元、轴突、神经节等。鲸鱼和大象的大脑比我们大得多，虽说这两种动物也有更庞大的身躯。但哪怕是把一只老鼠按比例放大到人类大小，它的大脑也一样大，许多鸟类的表现甚至更好。人类的大脑没我们之前想象的那么威风。多年来，据说人脑有 1000 亿个神经细胞或神经元，但 2015 年，巴西神经科学家苏珊娜·埃尔库拉诺-乌泽尔（Suzana Herculano-Houzel）经仔细评估后发现，这个数字似乎应该是 86 亿[6]——可谓是极大地缩水了。
其他细胞大多是紧凑的球形，神经元不一样。神经元长而多筋，能更好地将电信号从一个传递到另一个。神经元的主索叫轴突。末端分裂成树枝状延伸部分，叫树突，可多达 40 万条。神经细胞末端之间的微小空间称为突触。每个神经元与成千上万的其他神经元相连，建立起数万万亿的连接——用神经科学家大卫·伊格曼 David Eagleman)的说法，「1 立方厘米脑组织里[7]的连接就多得跟银河系中的恒星一样」。我们智力的来源，就在于突触复杂的纠缠，而非之前所认为的神经元数量。
对我们的大脑来说，最奇怪又最不同寻常的地方在于，它基本算不上是必需品。为了在地球上生存，你不必拥有创作音乐或探讨哲学的能力：真的，你只需要比四足动物聪明就够了——所以，为什么我们会投入那么多的精力，承担那么多风险，产生并不真正必要的心智能力呢？不过，这件事，你的大脑不会告诉你——当然，它不会告诉你的事情还很多，这只是其中之一。
大脑是所有器官中最为复杂者，毫无疑问比身体任何其他部位都有着更多值得一提的特点和标志，但基本上，它分为三部分。最靠上的，不管是从字面上还是比喻上看，是端脑（cerebrum），它填充了大部分的颅穹窿，是我们在想到「大脑」时通常会想到的部分。端脑（cerebrum 来自拉丁语里的「大脑」）是我们所有高级职能的所在地。它分为两个半球[8]，每个半球主要与身体的一侧相关，但出于未知的原因，绝大多数的神经界限都是交叉的，因此大脑的右侧控制身体的左侧，大脑的左侧控制身体的右侧。这两个半球由一条被称为胼胝体（corpus callosum，在拉丁语里的意思是「强硬的材料」，按字面意思则是「坚硬的身体」）的带状结构连接起来。大脑因为深深的沟壑而产生褶皱，凹陷的部分叫裂缝，凸起的部分叫脑回，这为它带来了更大的表面积。对于这些遍布大脑的凹缝和凸脊的确切模式，每个人都是独一无二的（就跟你的指纹一样独一无二），但它是否与你的智力、气质或其他任何东西存在关系，那就没人知道了。
大脑的各个半球进一步分为四叶——额叶、顶叶、颞叶和枕叶，分别广泛地擅长特定功能。顶叶管理感官输入，如触摸和温度。枕叶处理视觉信息，颞叶主要管理听觉信息，但它也帮忙处理视觉信息。好些年来，人们知道，当我们看到另一张面孔时，颞叶上的六个区域[9]（叫作「面部识别区域」）会兴奋起来，尽管到底是我脸上的哪一部分激活了你大脑里的哪一块面部识别部位，似乎基本上还不能确定。额叶是大脑高级功能的所在地，负责推理、预见、解决问题、控制情绪等。它也是负责个性（也就是我们是什么样的人）的地方。讽刺的是，一如奥利弗·萨克斯（Oliver Sacks）所说，额叶是最后才得以破译的大脑部位。「就算在我自己的医学生时代，它们也叫作『沉默的额叶』。」2001 年，他这样写道。这并不是因为人们认为额叶没有功能，而是因为额叶的功能并未显露。
在端脑下方，头部正后方跟颈背相接的地方，驻守着小脑（cerebellum，拉丁语的意思是「小的大脑」）。虽然小脑只占颅腔的 10％[10]，但它有着超过一半的大脑神经元。这里神经元众多，不是因为小脑要从事大量的思考，而是因为它控制平衡和复杂运动，这需要大量的神经接线。
在大脑的基座往下，有一条像电梯井似的、连接大脑与脊柱以及身体其余地方的东西，这是大脑最古老的部位：脑干。它掌管我们更为基本的运作：睡觉、呼吸、保持心跳。脑干并未得到大众意识的太多关注，但它对我们的存在至关重要：在英国，脑干死亡，是衡量人类死亡的基本准绳。
如同撒在水果蛋糕上的坚果一般分散在大脑里的，是许多较小的结构——下丘脑、杏仁核、海马体、终脑、透明中隔、缰连合、内嗅皮质，以及其他十来个类似结构[2]——它们统称边缘系统（limbic system，来自拉丁语的 limbus，意思是「外围的」）。除非它们犯了错，否则，人很容易一辈子也听不到有关这些部位的任何一个字眼儿。举例来说，基底神经节在运动、语言和思考方面扮演着重要角色，但通常，只有当它们退化并导致帕金森病时，才会引起人们的注意。
尽管边缘系统默默无闻，体积也不够显眼，但这些结构在我们的幸福中扮演着基础角色：控制和调节记忆、食欲、情绪、困倦和警觉，以及感官信息处理等基本过程。「边缘系统」的概念是 1952 年美国神经科学家保罗·麦克莱恩（Paul D. MacLean）提出的，但直到今天，还不是所有神经科学家都认同这些组件构成了一套连贯的系统。许多人认为，它们只是若干不同的部分，连接在一起只是因为它们关注的是身体表现而非思考表现。
边缘系统最重要的组成部分是一个叫作下丘脑的小小发电室，与其说它是一个结构，不如说它是一束神经细胞更为准确。它的名字并没有描述它的作用，而是指它所在的位置：丘脑之下。（丘脑，thalamus，意思是「内室」，类似感官信息中继站，是大脑的重要组成部分——这里显然不是说大脑有哪个部分不重要，而是说丘脑并不是边缘系统的组成部分。）说来奇怪，下丘脑的样子太不起眼了。它只有花生大小，重量仅为 1/10 盎司（3 克），但却控制着身体大部分最为重要的化学成分。它调制性功能，控制饥饿和口渴，监测血糖和盐分，决定你何时需要睡觉。它甚至有可能在人的衰老快慢速度[11]中扮演一定的角色。你身为人类的成败，在很大程度上依赖于自己脑袋中央这个小小的东西。
海马体是铸就记忆的核心（seahorse 这个名字来源于希腊人的「seahorse」海马，因为两者有着外形上的相似之处）。杏仁核（希腊语里「杏」的意思）专门处理强烈而紧张的情绪，如恐惧、愤怒、焦虑，各种各样的恐惧症。杏仁核遭到破坏的人[12]，是真真正正的无所畏惧，他们往往还无法识别他人的恐惧。我们睡着的时候，杏仁核变得特别活泼，因此说不定可以解释为什么我们的梦境常常令人不安。噩梦兴许只是[13]杏仁核在给自己减负。
考虑到大脑已经被人类做过如此长时间又如此彻底的研究，有一件事就显得很扎眼：其实，大量基础的东西我们仍然不知道，或者至少说无法普遍认同。比如说，意识究竟是什么？一种想法到底是什么？「想法」不是你能装在罐子里，涂抹在显微镜涂片上的东西，但它显然是一种真实而明确的事物。思考是我们最关键也最神奇的才能，但在深刻的生理意义上，我们并不真正了解思维是什么。
记忆的情况大致相同。我们对记忆怎样组装、怎样存储、存储在何处有很多认识，但却不太清楚为什么我们留下了某些记忆，却放弃了另一些。它显然与实际价值或效用没太大关系。我能清楚记得 1964 年圣路易斯红雀棒球队的全体首发阵容，可 1964 年一过完，这件事对我来说就没什么意义了，而且其实也没什么用处；然而，我记不得自己的手机号码，记不得我在大型停车场把车停在了哪里；我妻子让我去超市买三样东西，第三样到底是什么我怎么也回想不起来，我记不得诸如此类毫无疑问比记住 1964 年红雀队球员更紧急、更必要的事情（我得顺嘴啰唆一下：这些队员分别是蒂姆·麦卡弗、比尔·怀特、朱利安·贾维尔、迪克·格罗特、肯·鲍耶、罗·布鲁克、科特·弗拉德和麦克·香农）。
总之，有关大脑，我们还有大量的东西有待了解，也有很多东西我们可能永远也无法了解。但我们已经知道的一些事情，跟我们还不知道的事情相比，至少是同等程度地令人惊讶。就以我们怎样看（或者说得更准确些，大脑怎样告诉我们该看些什么）为例吧。
现在，朝你身边四下看一看。眼睛每秒向大脑发送 1000 亿个信号[14]。但这只是故事的一部分。当你「看到」某样东西，只有大约 10％的信息[15]来自视神经。大脑的其他部分要解构信号——识别面部、阐释动作、识别危险。换句话说，「看」的最重要部分不在于接收视觉图像，而是理解它们。
对于每一次视觉输入，信息都要花一段微小但可感知的时间（大约 200 毫秒，或者 1/5 秒），顺着视神经传输到大脑当中，再由大脑进行处理和阐释。在需要快速做出反应的时候（比如看到迎面而来的汽车赶紧往回退，或是躲开一记头部击打）， 1/5 秒可算不上微不足道的时间跨度，为了帮助我们更好地应对这种时间上的滞后，大脑做了一件真正非同凡响的事情：它不断地预测世界在 1/5 秒后的样子，并告诉我们，这就是「当下」。这也就是说，我们永远也无法看到世界在这个瞬间的样子，我们看到的是片刻之后的将来是什么样子。换句话说，我们一辈子都生活在一个还不存在的世界里。
为了你好，大脑会以很多方式欺骗你。声音和光线以极为不同的速度抵达你——我们经常会碰到这样的现象：我们听到有飞机从头顶飞过，抬起头来却发现，声音来自天空的一个位置，飞机却正在另一个位置静悄悄地移动。而在更贴近你身边的世界，大脑往往会抹除这些差异，让你感觉到所有的刺激是同时到达的。
大脑以类似方式制造了构成我们感官的所有组件。光子没有颜色，声波不发音，嗅觉分子没有气味，这是存在既定的事实，都很奇怪，也有违直觉。英国医生兼作家詹姆斯·勒法努（James Le Fanu）说：「我们有一种无法抵挡的印象[16]，即树木的绿色和天空的蓝色，就像通过一扇敞开的窗户似的穿过我们的眼睛；然而，与视网膜碰撞的光线粒子没有颜色，一如震动鼓膜的声波是沉默的，气味分子完全没有气味。它们是在空间中穿行的看不见的、无重量的、亚原子级别的物质粒子。」生命的丰富多彩，来自你头脑的创造。你看到的并非事物的本来面貌，而只是大脑告诉你的样子，这两者完全不是一回事。以一块肥皂为例。你是否想过，不管肥皂是什么颜色，肥皂的泡沫为什么总是白色呢？不是因为肥皂在润湿和摩擦后会以某种方式改变颜色。从分子上看，它跟以前完全一样，只不过，泡沫以不同的方式反射光线。沙滩上拍打来的海浪也是一个道理，幽蓝碧绿的水、白色的泡沫，其他许多现象亦如此。颜色不是固定的现实，而只是一种感知。
你兴许曾做过这样一道错觉测试题：你要先凝视一个红色方块 15~20 秒，接着，把你的视线转移到一张白纸上，在片刻之间，你似乎能看到白纸上有一个幽灵般的蓝绿色方块。这一残像是眼睛里一些光感受器因劳动强度过大而太过疲惫带来的结果，这里与我们所说主题相关的地方在于，蓝绿色方块并不存在，它只存在于你的想象当中。从极为真切的意义上说，所有颜色都是这样。
你的大脑还非常擅长发现模式，从混乱中确定秩序，如以下两个广为人知的错觉所示：
在第一幅插图中，大多数人只看到随机的污点，直到有人告诉他们，画中包含了一条斑点狗，突然之间，几乎所有人的大脑都填补了缺失的边缘，理解了整个构图。这种错觉可以追溯到 20 世纪 60 年代，但似乎没有人记录下是谁创造了它。第二幅插图的来历更清楚。它被称为卡尼萨三角，以意大利心理学家盖塔诺·卡尼萨（Gaetano Kanizsa）之姓得名，卡尼萨 1955 年创建了这一图形。图中其实没有三角形，只不过，大脑为你放了一个。
大脑会为你做所有这些事情，是因为设计它的用意就是想方设法地帮助你。然而，吊诡的是，它也惊人地不可靠。几年前，加利福尼亚大学欧文分校的心理学家伊丽莎白·洛夫图斯（Elizabeth Loftus）发现，通过错误的暗示往人的脑袋里植入完全错误的记忆，完全能误导人们，让他们相信自己小时候曾经在百货商店或购物中心里惨痛地迷过路，或者被迪士尼乐园的邦尼兔拥抱过（哪怕这些事情从未发生过）（请注意，邦尼兔不是迪士尼的角色，也从来没去过迪士尼乐园）。她向人们展示孩提时的照片，而这些照片里的图像是做了手脚的，显得像是当事人曾坐在热气球里，通常，受试者会突然回忆起当时的经历，并兴奋地描述起来，哪怕所有这些经历从未发生过。
现在，你或许认为，自己绝不会这么容易上当，你也许是对的（只有大约 1/3 的人容易上当），但另一些证据表明，面对哪怕是最生动的事件，我们所有人仍有可能做出完全错误的回忆。2001 年 9 月 11 日纽约世界贸易中心灾难性事件过后，伊利诺伊大学的心理学家立刻找来 700 人，详细地询问他们听说这件事时身在何处、在干什么。一年后，心理学家向[17]同一批人提出同样的问题，发现近一半的人明显地出现了前后矛盾，他们把听说灾难时的自己放到了不同的地方，认为自己当时在看电视（其实却是在听收音机）等，他们根本没有意识到自己的记忆发生了变化。（就连我自己也不例外，我生动地记得事件发生时，自己在新罕布什尔州跟两个孩子一起看直播，但我后来才知道，孩子之一那时其实在英格兰。）
记忆存储是特质性的，而且杂乱得几近奇怪。思维将每一段记忆分解成不同组成部分（名字、面孔、位置、背景、摸起来是什么感觉、是活的还是死的），再将这些部分发送到不同的地方，等以后需要的时候再重新组装起来。一个一闪而过的念头[18]或记忆，可以让散布在整个大脑的数百万神经元点火启动。此外，出于完全未知的原因，这些记忆碎片[19]会随着时间的推移而移动，从皮层的这一部分迁徙到那一部分。这就难怪我们会弄混细节了。
由此而来的结果是，记忆不像文件柜里的文件是固定的永久性记录，它更模糊多变。2013 年，伊丽莎白·洛夫图斯在一场采访中说：「它更像是维基百科页面[20]，你可以动手去修改它，其他人也可以。」[3]
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