人类大脑到底有多少内存?记忆容量是有限的吗?

你有没有这种感觉,想回忆上周某天晚上的晚饭吃了什么,却一片模糊;而一段十年前的广告歌词,却能在不经意间脱口而出。这真的是记忆力变差了吗?还是说,我们误解了记忆的本质?

在今天的信息洪流中,我们每天接收的数据量,相当于原始人一年才能积累的总和。我们怀疑是不是脑子真的不够用了?如果我告诉你,你的大脑不仅不像硬盘那么笨拙,反而可能拥有接近无限的存储潜能,甚至还有隐藏的存储结构,从未被真正激活——你会重新定义记性不好这四个字吗?

记性不好(图片来源:作者使用AI生成)

记忆不是录像机它擅长删减而不是复刻

很多人以为,记忆就像一台录像机,按下记录键,所见所闻便一五一十地储存下来,随时可以回放。我们也常常对自己说,我一定要记住这件事。可真相却是大脑并不想记住一切,而是在主动遗忘。人们最大的误解就是把记忆当成永不删除的硬盘。但如果真的记住一切,大脑反而会瘫痪。记忆的本质不是存档,而是筛选——它是一套为未来行为做准备的策略系统。

一个经典实验可以说明这一点,早在1974年,心理学家伊丽莎白·洛夫图斯(Elizabeth Loftus)和约翰·帕尔默(John Palmer)展示了一段车祸视频给不同受试者观看。之后,研究者们仅仅通过在提问时使用“撞击”与“接触”这样的词汇,就让人们对车速的记忆发生显著偏差。换句话说,我们不是记得发生了什么,而是记得我们以为发生了什么。

记忆是主观的、可塑的,它永远在被大脑再加工。这也是为什么“每个人都记得911当天自己在哪里”这句话,其实可能并不准确——研究发现,即便是这样的重大事件,人们的回忆也会随着时间和讲述而改变。

信息过载,不等于容量不足

为什么感觉每天接收到的信息非常多,但记不住任何东西?这是很多人的困惑。我们一边沉浸在社交媒体、短视频、碎片化新闻中,一边为自己记性越来越差感到焦虑。但从神经科学的角度来看,我们的问题并不是大脑装不下了,而是装得太快、来不及整理。

大量文字、图像、社交交互一股脑地涌入,让人头昏脑胀。可问题不是信息太多,而是我们没有给大脑足够的时间消化和归档这些输入。它就像一个图书馆,如果你每天往里面扔成堆的书,但不进行分类、标注、上架,久而久之,书不是没进来,而是再也找不到。

现在人们每天通过手机获取大量信息(图片来源:作者使用AI生成)

研究表明,大脑并不会实时丢弃新信息,而是需要休息、沉淀与再加工才能形成稳定记忆。睡眠、冥想、间歇性思考都有助于这一过程。反之,如果持续接受刺激而不间断整理,就会让短期记忆持续溢出。

大脑在储存记忆时,会依赖多巴胺机制来判断哪些信息值得保留。而短视频、朋友圈、不断更新的推送正是多巴胺诱饵——它们诱导我们不断将注意力切换,却从未深入处理任何一项信息。久而久之,我们大脑就像被操控的系统,只对“下一条更刺激”做出反应,却难以构建长期记忆。

科学建议并不是要我们回避科技或信息,而是要精简输入、提高深度处理的比例。就像清理手机后台一样,我们的大脑也需要关闭几个应用,才能腾出空间真正思考、记住、学习。

脑容量到底有多大?比你想象的还多10倍

人类的大脑看起来并不大,体积不到1500毫升,重量约1.4千克,表面覆盖着复杂的褶皱。然而在这紧凑的结构中,科学家正逐步揭示出一个令人惊叹的事实,我们的记忆容量,远远超过了传统神经科学的估计——甚至可能达到数百万GB,相当于数十万部电影的存储量。

长期以来,科学界曾将突触——即神经元之间信息传递的连接点,视作二元开关——激活或不激活,对应于0和1的两种状态。这种假设意味着每个突触大致只能存储1比特的信息。

但近年的研究彻底颠覆了这个认识。2024年,美国索尔克生物研究所的研究团队使用一套精确的突触对比分析法,研究了大鼠海马体中的相邻突触对。结果发现,在同样的神经信号刺激下,相邻突触的强化或减弱变化几乎完全一致,表明大脑对突触强度的调节精度极高。

基于这一精度,研究人员推算出,一个突触可精细调控到26个强度等级,相当于4.1–4.6比特的信息容量,这比传统的1比特模型提高了近5倍。

人体大脑约有860亿个神经元,每个神经元平均与数千个突触连接,保守估计总数超过100万亿个突触。如果每个突触存储4.6比特信息,总脑容量将达到约 57TB,这一容量大约是目前高端笔记本电脑存储空间的100倍

更重要的是,这种存储是非线性的、分布式的,大脑能够在庞大的“并行网络”中同时写入、读取、联想和更新记忆。

如果你以为故事就此结束,那就小看了大脑的复杂性。2024年,麻省理工学院(MIT)与 IBM 沃森人工智能实验室联合发布的一项研究提出,我们低估了一个关键角色的能力——星形胶质细胞(astrocyte)。

由单个星形胶质细胞定义的微电路所数学理想化建模(图片来源:参考文献[1])

过去人们认为胶质细胞只是神经元的保姆,负责提供营养、清除废物。但最新模型显示,它们在突触活动中并非被动角色,而是能通过钙信号感知周围神经活动,释放胶质递质,进而影响突触强度。

这一模型提出了一种新的假设机制,每个星形胶质细胞可接触数十万突触,每个突触可形成所谓“三元突触”。星形胶质细胞的钙波网络可实现多元耦合,即在多个突触间协调更新信息模式,这正是构建密集联想记忆网络的基本前提。

Kozachkov 等人在《美国科学院院刊》(《PNAS》)和后续发表于 bioRxiv 的论文中提出:如果每一个星形胶质细胞被视作一个信息处理单元,那么整个神经-胶质系统的存储能力将远超单一神经元网络。在理论上,这种结构可使大脑容量无限逼近其物理极限。

过去,AI 模型多以神经元之间的突触连接为基础,构建类脑网络。但传统模型在信息存储和联想能力方面仍面临限制。MIT 与 IBM 研究团队提出的一项新理论指出,胶质细胞,尤其是星形胶质细胞可以通过多突触联动,承担更复杂的信息耦合与存储任务。

这一发现不仅加深了我们对大脑容量之谜的理解,也为人工智能提供了全新的架构灵感——从模仿神经元,到模拟胶质细胞的协同调控,AI 的类脑演化才刚刚开始。

结语:记忆,不只是容量的问题

关于人脑的记忆容量是否有限这一问题,我们也许终于有了新的答案,大脑的存储能力远超以往认知,但它的目的从不是存满一切,而是高效提取、持续更新,为未来做出更好决策。无论是突触的比特信息、星形胶质细胞的协同配合,还是遗忘机制的有机调节,所有这些都让记忆变得更像一套精密的系统。

在数字时代,我们被海量信息环绕,理解人脑的记忆之道,不仅帮助我们更理性地看待健忘与信息干扰,也启示我们如何建立更好的认知生态,甚至构建下一代更智能、更“类人”的人工智能。

参考文献:

[1] Kozachkov, Leo, Jean-Jacques Slotine, and Dmitry Krotov. "Neuron–astrocyte associative memory." Proceedings of the National Academy of Sciences 122.21 (2025): e2417788122.

[2] Samavat, Mohammad, et al. "Synaptic Information Storage Capacity Measured With Information Theory." Neural Computation 36.5 (2024): 781-802.

[3] Rupprecht, Peter, et al. "Centripetal integration of past events in hippocampal astrocytes regulated by locus coeruleus." Nature Neuroscience 27.5 (2024): 927-939.

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本文为科普中国·创作培育计划扶持作品

出品丨中国科协科普部

监制丨中国科学技术出版社有限公司、北京中科星河文化传媒有限公司

作者丨Denovo科普团队(杨超 博士、中国科普作家协会会员、广东省青年科技创新研究会会员)

审核丨詹丽璇 广州医科大学附属第二医院神经内科教授

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