如果有人問我，現(xiàn)代神經(jīng)科學(xué)最難解決的問題是什么，我想我會(huì)毫不猶豫地回答是記憶。記憶，它在生物界中是如此常見，無論是堪稱智慧無雙的人類，還是全身總共只有302個(gè)神經(jīng)元的線蟲，甚至是只有一個(gè)細(xì)胞的酵母菌，都存在記憶現(xiàn)象。正是從小到大林林總總的記憶，賦予了我們不同的性格，樹立了我們不同的三觀，讓不同的人走向了不同的道路?？墒?，這個(gè)重要到無以復(fù)加的記憶，它的本質(zhì)究竟是什么呢？他是以什么形式存在于我們大腦之中的呢？遺憾的是，時(shí)至今日，依然沒有人能很好地回答這兩個(gè)問題。 

　　在古代，無論東方還是西方，人們普遍相信包括記憶在內(nèi)的一切意識(shí)活動(dòng)都源自一種叫做“靈魂”的東西，它是絕對形而上的，不可被研究的?？赡苷且?yàn)檫@個(gè)原因，真正去探討記憶本質(zhì)問題的古人簡直是鳳毛麟角。最早思考這個(gè)問題的人是古希臘偉大的哲學(xué)家，自然哲學(xué)的先驅(qū)亞里士多德。與當(dāng)時(shí)將靈魂視為神圣不可褻瀆之物的普遍想法不同，亞里士多德認(rèn)為靈魂是可以被研究的，于是很自然的，記憶也是他研究的對象之一。他在其著作《論記憶》中提出：就像是用印章敲出印跡一樣，外界的刺激也會(huì)在靈魂上產(chǎn)生“印跡”，這些“印跡”會(huì)改變靈魂的樣式，從而塑造出不同的人格。年老者的靈魂就像風(fēng)化的巖石一樣，上面留下的“印跡”會(huì)逐漸被侵蝕，所以老人會(huì)失去記憶。而不同的人擁有不同的記憶力，是因?yàn)椴煌娜?，靈魂質(zhì)地也不同。有的人太軟，“印跡”很快就被侵蝕了，有的人太硬，“印跡”難以產(chǎn)生，只有“軟硬適中”的靈魂才能產(chǎn)生強(qiáng)健而長久的記憶。誠然，古人的樸素觀念不能和現(xiàn)代科學(xué)理論同日而語，但亞里士多德的理論是人類歷史上首次把記憶的獲得與儲(chǔ)存分開來討論，進(jìn)而定義了什么是記憶。現(xiàn)在的科學(xué)家們把信息被儲(chǔ)存，繼而影響行為的現(xiàn)象定義為記憶，而獲取記憶的過程，則稱為學(xué)習(xí)。學(xué)習(xí)和記憶就像是一對無法分開的孿生子，所以神經(jīng)科學(xué)上總是用“學(xué)習(xí)記憶”一詞來描述這個(gè)領(lǐng)域。在科學(xué)探索的道路上，明確的定義總是萬里開疆的第一步。 

亞里士多德（前384—前322），古希臘著名哲學(xué)家，大部分經(jīng)典科學(xué)概念的定義者，在其著作《論靈魂》、《論感覺》、《論記憶》等中都詳細(xì)探討了思維和意識(shí)問題。 

　　但是研究學(xué)習(xí)記憶并不是一條輕松的道路，最先擋在人類眼前的攔路虎叫做行為范式。我們知道生物學(xué)家研究東西總是喜歡在諸如小老鼠之類的動(dòng)物上做實(shí)驗(yàn)，可以說沒有實(shí)驗(yàn)動(dòng)物就沒有生物學(xué)的今天。而在研究神經(jīng)科學(xué)的過程中，最為重要的就是觀察動(dòng)物的行為：切掉某根神經(jīng)，動(dòng)物的后腿不動(dòng)了，我們就知道這根神經(jīng)是操控后腿運(yùn)動(dòng)的；切掉哪個(gè)腦區(qū)，動(dòng)物總是整晚失眠，我們就知道那個(gè)腦區(qū)跟睡眠覺醒有關(guān)系。這種為某種研究目的而設(shè)計(jì)的行為學(xué)實(shí)驗(yàn)就叫做行為范式，一個(gè)好的行為范式能夠大大加深科學(xué)家對神經(jīng)機(jī)制的理解?？墒禽喌綄W(xué)習(xí)記憶頭上，事情就不好辦了，動(dòng)物不會(huì)說話，更不會(huì)讀書寫字，我們該如何建立一種讓大家都信服的專門用來研究學(xué)習(xí)記憶的行為范式呢？ 

　　解決這個(gè)問題的是兩個(gè)名字至今都如雷貫耳的偉大科學(xué)家——巴普洛夫和斯金納。俄國生理學(xué)家巴普洛夫最早的研究領(lǐng)域是消化系統(tǒng)（他也因此而獲得了諾貝爾生理及醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)），在一次測試狗產(chǎn)生唾液的實(shí)驗(yàn)中，他偶然發(fā)現(xiàn)，當(dāng)負(fù)責(zé)給實(shí)驗(yàn)狗喂食的飼養(yǎng)員進(jìn)入房間的時(shí)候會(huì)碰響門鈴，而這聲門鈴聲會(huì)導(dǎo)致狗的唾液分泌量大大增加。他又另外尋找了實(shí)驗(yàn)室之外的狗，發(fā)現(xiàn)那些狗的唾液分泌并不受門鈴的影響。很顯然，他實(shí)驗(yàn)室的狗記住了門鈴和食物的聯(lián)系。經(jīng)過一系列實(shí)驗(yàn)后，大名鼎鼎的條件反射被發(fā)現(xiàn)了。在巴普洛夫之后，美國心理學(xué)家斯金納更是大大拓展了條件反射的概念。他設(shè)計(jì)了一個(gè)操作箱，在這個(gè)箱子里面有一個(gè)操縱桿，被關(guān)在這個(gè)箱子里面的動(dòng)物——例如一只小鼠——只有親自觸碰到這個(gè)操縱桿才能獲取一定的獎(jiǎng)賞，比如一小勺美味的食物。一開始，小鼠可能只是誤打誤撞碰動(dòng)了那個(gè)操縱桿而“意外”獲得了一些食物，但是久而久之，小鼠就會(huì)學(xué)習(xí)到觸碰操縱桿和食物的聯(lián)系，繼而一旦覺得肚子餓就主動(dòng)地去觸碰操縱桿。這種依靠動(dòng)物自身操作來實(shí)現(xiàn)的條件反射叫做操作性條件反射，而相對的巴普洛夫建立的條件反射范式則被稱為經(jīng)典條件反射。 

巴普洛夫（1849—1936），俄國著名生理學(xué)家，高級(jí)神經(jīng)活動(dòng)研究的奠基人之一。右側(cè)是他的經(jīng)典條件反射示意圖。

斯金納（1904—1990），美國心理學(xué)家，新行為主義心理學(xué)派的代表人物右側(cè)是其操作性條件反射行為實(shí)驗(yàn)中最常用的實(shí)驗(yàn)裝置。這個(gè)裝置后來被稱為斯金納盒。

　　有了良好的行為范式，對學(xué)習(xí)記憶的探索終于可以從形而上的哲學(xué)思考中脫離出來，放在實(shí)驗(yàn)室中科學(xué)地研究。但此時(shí)此刻的探索還停留在行為層面，學(xué)習(xí)記憶的生理學(xué)機(jī)制依然如同一個(gè)黑箱子一樣擺在人們的面前，我們可以知道什么樣的操作會(huì)導(dǎo)致什么樣的行為，可是其中的詳細(xì)機(jī)制卻還全然沒有頭緒。 

　　雖然在很早的古代，就已經(jīng)有一些先驅(qū)敏銳地意識(shí)到大腦才是思維的物質(zhì)基礎(chǔ)?？墒窃谌祟惖穆v史中，東西方的主流思想似乎一直認(rèn)定那顆怦怦跳動(dòng)的“心”才是一切意識(shí)活動(dòng)的源頭，就這樣我們的祖先一直“心想”了數(shù)千年，也沒“用心”想出大腦究竟有何作用，中國的古人甚至認(rèn)為腦只是一個(gè)不堪大用的脂肪倉庫，所以形容一個(gè)人胖而無用就說他是“腦滿腸肥”。這種錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)一直到啟蒙運(yùn)動(dòng)之后才有了轉(zhuǎn)機(jī)，十八世紀(jì)后，在諸如阿斯特魯克和洛蘭圖等學(xué)者、醫(yī)生的工作下，大腦是意識(shí)和思維的器官才逐漸成為主流學(xué)界的共識(shí)。但在那個(gè)時(shí)代，人們對大腦的認(rèn)識(shí)還是相當(dāng)粗糙甚至是玄幻的，以至于在十九世紀(jì)開始流行起了不亞于現(xiàn)代星座迷信的“顱相學(xué)”。盡管有各種錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，但就是在這樣的年代里，神經(jīng)科學(xué)走向了成熟，許多腦區(qū)的功能被破解出來，可以說現(xiàn)代神經(jīng)科學(xué)的大量重要基礎(chǔ)就是在那個(gè)時(shí)代被打下的。可是在一片繁榮之中，學(xué)習(xí)記憶卻像是一個(gè)被神經(jīng)科學(xué)界拋棄的孤兒，在兩百多年的時(shí)間里一直鮮有進(jìn)步。 

　　1933年美國美國康涅狄格州，一個(gè)叫做亨利·古斯塔·莫萊森的七歲男孩不幸遭遇了一次嚴(yán)重的車禍。沒有人知道，這次車禍居然就這么意外地打破了研究學(xué)習(xí)記憶的僵局。這個(gè)不幸的男孩在車禍中頭部遭到了嚴(yán)重的創(chuàng)傷，以至于留下了非常嚴(yán)重的后遺癥——不定期的突發(fā)癲癇。隨著年齡的增長，他的癲癇越來越嚴(yán)重，終于到27歲的時(shí)候，他幾乎喪失了全部的生活自理能力。不堪忍受病痛折磨的他來到了哈特福德醫(yī)院尋求治療，在對他的檢查中，神經(jīng)外科醫(yī)生發(fā)現(xiàn)他癲癇的成因是大腦兩側(cè)顳葉邊緣系統(tǒng)的一部分腦區(qū)發(fā)生了病變。那個(gè)時(shí)代的外科醫(yī)學(xué)遠(yuǎn)沒有現(xiàn)在這么精細(xì)，更遑論什么醫(yī)療事故評審機(jī)制，醫(yī)生對于這種情況的解決之道非常簡單粗暴——哪里有問題，就把哪里切了。手術(shù)之后，莫萊森的病變腦區(qū)被完全移除，好消息是困擾他二十年的癲癇癥狀從此基本消失了，但壞消息是他出現(xiàn)了可怕的后遺癥：他再也記不住任何新的東西了。從此，科學(xué)家們知道了控制記憶產(chǎn)生的最關(guān)鍵的腦區(qū)，就是那個(gè)莫萊森被摘除的，在顳葉皮層下邊緣系統(tǒng)的一塊區(qū)域，由于這塊區(qū)域形狀類似海馬，所以它就被命名為海馬區(qū)。后來，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)某些疾病，比如說阿茲海默?。ㄒ郧胺Q為老年癡呆癥），就正是因?yàn)楹ｑR區(qū)的神經(jīng)元大量死亡從而導(dǎo)致病人出現(xiàn)類似于莫萊森的癥狀。 

亨利·古斯塔·莫萊森（1926—2008），學(xué)習(xí)記憶研究史上最重要的病人右圖示意他被摘除的腦區(qū)，這個(gè)腦區(qū)包括大部分海馬區(qū)以及少量海馬區(qū)周邊區(qū)域。   

　　莫萊森的智力、人格或是已有的記憶都沒有受到任何影響，但是他不能形成新的記憶，任何記憶都在他的腦海中一閃而過，只要一分神，他就會(huì)忘記之前他在做什么，遇到了什么人或是正在閱讀的內(nèi)容。正是對莫萊森的研究讓科學(xué)家們知道了記憶可以根據(jù)時(shí)效分為工作記憶、短期記憶和長期記憶。工作記憶是為了完成當(dāng)下的工作而臨時(shí)產(chǎn)生的一些記憶，譬如你全神貫注做一件事情的時(shí)候，你會(huì)記得這件事情的大部分細(xì)節(jié)，但是一旦你完成這件事，為了做這件事而臨時(shí)產(chǎn)生的記憶，比如說某個(gè)工具被順手放在哪里之類都會(huì)消失；而短期記憶則是為了完成一些時(shí)間跨度比較長的工作而產(chǎn)生的臨時(shí)記憶，比如說你的朋友約你去吃飯，在赴宴之前你一直會(huì)記得約定的時(shí)間地點(diǎn)，但是此事過后幾個(gè)月你就會(huì)徹底忘掉這些細(xì)節(jié)。而長期記憶則會(huì)幾乎伴隨一生，比如初吻的情景，比如父母的模樣。而莫萊森的工作記憶沒有問題，但是工作記憶無論如何也不能轉(zhuǎn)變成短期記憶了。 

不同時(shí)效記憶相互轉(zhuǎn)化的模型，這個(gè)模型被稱為Atkinson–Shiffrin記憶模型。 　  

　　除此以外，科學(xué)家們還對莫萊森做了很多很有趣的實(shí)驗(yàn)。有一次，研究莫萊森最多的科學(xué)家，加拿大心理學(xué)家布蘭達(dá)·米爾納讓莫萊森按照鏡子里面的圖像在紙上繪畫，這對常人而言并不是一個(gè)信手拈來的任務(wù)。一開始他做得也不好，但是經(jīng)過長期的練習(xí)，莫萊森的技術(shù)居然也和常人一樣進(jìn)步了——盡管他自己絲毫不記得做過任何相關(guān)的訓(xùn)練。于是，科學(xué)家們意識(shí)到那些可以用語言描繪的記憶和那些所謂要用身體記住的記憶是不同的，這兩種記憶后來分別被稱為陳述性記憶和程序性記憶（或非陳述性記憶）。 

　　就是在對他一次又一次的研究中，科學(xué)家不僅第一次把虛無縹緲的記憶同實(shí)實(shí)在在的大腦區(qū)域聯(lián)系了起來，而且還建立了對記憶更準(zhǔn)確的分類，除了上述提到的兩種分類方法外，還有按照記憶的抽象或具體分為語義記憶和情景記憶，按照是否有意識(shí)分為外顯記憶和內(nèi)隱記憶等等。這種科學(xué)的分類可以說是繼亞里士多德定義記憶以來最為重要的概念擴(kuò)展。 

　　海馬的發(fā)現(xiàn)讓科學(xué)家們意識(shí)到記憶并不是如之前大多數(shù)人所認(rèn)為的那樣彌散在整個(gè)腦區(qū)，而是只與特定的若干腦區(qū)相關(guān)。由于有巴普洛夫和斯金納建立的行為范式，通過簡單地?fù)p毀和修復(fù)實(shí)驗(yàn)，人們找到了越來越多的與記憶相關(guān)的腦區(qū)，比如伏隔核、杏仁核、丘腦等等，它們都在記憶的形成與存儲(chǔ)、調(diào)用中扮演了不同的角色。 

　　科學(xué)的車輪永不停歇地滾滾前進(jìn)，在探索學(xué)習(xí)記憶奧秘征途上的科學(xué)工作者們也不會(huì)滿足于這一次勝利，好奇心依然在驅(qū)使人們探索地更深入、更細(xì)致。學(xué)習(xí)記憶相關(guān)的腦區(qū)和神經(jīng)通路被找到了，可是人們不禁又要問，記憶是以怎樣的形式被儲(chǔ)存的呢？人的大腦中沒有硬盤，沒有閃存，卻擁有者近乎無窮無盡的記憶，例如一個(gè)來自美國的孤獨(dú)癥患者金·匹克，他可以準(zhǔn)確無誤地記住超過9000本書的內(nèi)容，只要是聽過一遍的曲子便能終身一點(diǎn)不差地演奏出來。很顯然，神經(jīng)元擁有儲(chǔ)存信息的能力，可是人的神經(jīng)元在正常情況下終其一生都沒有明顯的數(shù)量和結(jié)構(gòu)改變，那它是用什么方法編碼、存儲(chǔ)這些信息的呢？就算知道了與學(xué)習(xí)記憶相關(guān)的腦區(qū)，不知道其中的神經(jīng)元運(yùn)作機(jī)制的話，記憶的奧秘只不過是從一整個(gè)黑箱子變成了一串黑箱子而已，勇于探索未知的科學(xué)家可是憋足了一口氣非要把這個(gè)這個(gè)黑箱子里面每一個(gè)零件都拆出來仔細(xì)觀察一遍不可呢。 

　　其實(shí)在二十世紀(jì)初，就已經(jīng)有一些科學(xué)家隱約找到了神經(jīng)元或神經(jīng)通路發(fā)生變化的證據(jù)，1923年，也就是莫萊森出生前三年，一個(gè)叫卡爾·萊施利（Karl Lashley）的美國心理學(xué)家就在對獼猴學(xué)習(xí)記憶的研究中提出了神經(jīng)系統(tǒng)可以發(fā)生變化的理論?？稍谀莻€(gè)時(shí)候，主流學(xué)界的理論是神經(jīng)系統(tǒng)就像是一臺(tái)線路復(fù)雜的計(jì)算機(jī)，神經(jīng)元就像是其中的硬件系統(tǒng)，它們可以加載不同的程序，但是本身不會(huì)發(fā)生變化。所以在那個(gè)時(shí)候，萊施利的理論孤掌難鳴，并沒有被同行所接受。 

　　然而到了二十世紀(jì)后半頁，隨著一系列技術(shù)進(jìn)步，人們有了更強(qiáng)大、更精細(xì)也更便捷的工具來探索生命的奧秘，這時(shí)電生理進(jìn)入它發(fā)展的黃金時(shí)期。有了電生理技術(shù)的支撐，科學(xué)家們就可以觀察到神經(jīng)元更細(xì)微的變化，神經(jīng)元固定不變的思想開始受到了挑戰(zhàn)。1970年，兩位研究視覺神經(jīng)機(jī)制的北美科學(xué)家大衛(wèi)·休伯爾（David Hunter Hubel）和托斯坦·威澤爾（Torsten N. Wiesel）做了一個(gè)實(shí)驗(yàn)：它們把貓的一只眼睛從出生起就縫合起來，于是這只貓從睜眼開始就只能“一目了然”地觀察這個(gè)世界。等這只貓長大以后，它們檢查了其大腦視覺處理區(qū)域是否發(fā)生了什么變化。結(jié)果非常驚人的，它大腦中原本平均分配給兩只眼睛的神經(jīng)通路現(xiàn)在百分百地分配給了當(dāng)初沒有縫合的那只眼睛，而那只被縫合的眼睛與大腦的連接則幾乎消失了。這項(xiàng)研究以它精妙的設(shè)計(jì)無可辯駁地證明了神經(jīng)系統(tǒng)確實(shí)是可以發(fā)生變化的。后來，科學(xué)家專門發(fā)明了一個(gè)詞叫做“神經(jīng)可塑性”（Neuroplasticity）來表示神經(jīng)元這種可以發(fā)生變化的潛力。 

休伯爾（1926—2013）與威澤爾（1924—）在研究視覺神經(jīng)機(jī)制 

　　既然神經(jīng)元和神經(jīng)系統(tǒng)是具有變化潛力的，那么人們就會(huì)很自然地聯(lián)想到這種變化可能就是記憶形成的生理基礎(chǔ)?，F(xiàn)在回過頭來看看亞里士多德的學(xué)說，如果把他理論中的“靈魂”換成“神經(jīng)系統(tǒng)”的話，似乎確實(shí)有很多問題能夠自圓其說。于是科學(xué)家們迅速行動(dòng)起來探索神經(jīng)可塑性的規(guī)律。功夫不負(fù)有心人，1973年，兩位科學(xué)家Bliss T.V和Lomo M在高頻電刺激家兔海馬神經(jīng)元后，發(fā)現(xiàn)這個(gè)神經(jīng)元會(huì)變得更容易興奮，而且這種狀態(tài)可以維持幾小時(shí)乃至幾周時(shí)間，這種效應(yīng)被命名為“長時(shí)程增強(qiáng)”（Long-lasting potentiation，LTP）；九年后，另外兩位科學(xué)家M. Ito和M. Kano在研究小腦的某種神經(jīng)元時(shí)發(fā)現(xiàn)了與長時(shí)程增強(qiáng)相反的效應(yīng)——“長時(shí)程抑制”（Long-lasting depression，LTD）。 

　　既然中樞神經(jīng)作為一個(gè)整體具有可塑性，那么在一個(gè)簡單的神經(jīng)回路中是否也會(huì)有類似的效應(yīng)呢？ 1974年，當(dāng)今還在世的最偉大的神經(jīng)學(xué)家之一，神經(jīng)學(xué)界泰斗級(jí)人物，美籍奧地利科學(xué)家埃里克·坎德爾（Eric Kandel）為這個(gè)問題找到了答案。 

　　坎德爾的實(shí)驗(yàn)對象是海兔，一種外形很萌的海洋腹足類動(dòng)物。他建立的行為范式是海兔的縮鰓反射，所謂的縮鰓反射，是海兔的身體在受到刺激的時(shí)候會(huì)把自己柔嫩的外鰓縮回體內(nèi)以免其遭受傷害，這是一種比較先天就有的簡單反射，其本身并不屬于學(xué)習(xí)記憶范疇。坎德爾首先用水流沖擊海兔的皮膚，海兔受到刺激引發(fā)縮鰓反射。但是如果在短時(shí)間內(nèi)頻繁地沖擊海兔，海兔就會(huì)“意識(shí)到”這種刺激并沒有危險(xiǎn)，于是縮鰓反射就會(huì)被減弱，換言之，就是要用更強(qiáng)烈的水流才能再度引發(fā)縮鰓反射，這種改變就叫做“習(xí)慣化”。反之，如果在水流沖擊的同時(shí)給海兔一個(gè)傷害性的刺激，比如說來一點(diǎn)電擊，那么海兔的縮鰓反射就會(huì)被增強(qiáng)，這就叫“敏感化”。習(xí)慣化和敏感化可以認(rèn)為是最簡單的一類學(xué)習(xí)記憶，有趣的是，即便是這么簡單的記憶現(xiàn)象，也會(huì)有短期記憶和長期記憶的區(qū)別：偶爾一次頻繁刺激導(dǎo)致的習(xí)慣化只能維持?jǐn)?shù)分鐘時(shí)間，但是如果在幾天內(nèi)周期性地“訓(xùn)練”海兔，那么這樣的習(xí)慣化在停止訓(xùn)練三周后依然可以繼續(xù)存在；當(dāng)然，敏感化也一樣存在這種現(xiàn)象。之所以用海兔的縮鰓反射做實(shí)驗(yàn)，是因?yàn)楹Ｍ玫纳窠?jīng)系統(tǒng)相對簡單，在這種最簡單的學(xué)習(xí)記憶行為范式中只涉及到24個(gè)感覺神經(jīng)元，6個(gè)運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元以及少數(shù)中間神經(jīng)元，這樣只要分別一個(gè)一個(gè)記錄這些神經(jīng)元的活動(dòng)，研究人員就可以觀測到一整個(gè)行為范式中全部的神經(jīng)活動(dòng)細(xì)節(jié)。 

坎德爾（1929—），二十世紀(jì)最偉大的神經(jīng)學(xué)家之一。右圖是他的海兔實(shí)驗(yàn)基本原理示意圖。 

　  經(jīng)過細(xì)致地實(shí)驗(yàn)和分析，坎德爾的團(tuán)隊(duì)終于用詳細(xì)的數(shù)據(jù)證實(shí)了在學(xué)習(xí)記憶過程中確實(shí)存在長時(shí)程增強(qiáng)的現(xiàn)象。在后續(xù)研究中，各地的科學(xué)家也相繼證實(shí)長時(shí)程抑制同樣對記憶的形成有著關(guān)鍵的作用。不但如此，坎德爾的研究還把學(xué)習(xí)記憶的機(jī)制擴(kuò)展到了分子層面。經(jīng)過超過十年的艱苦探索，他發(fā)現(xiàn)了在短期的習(xí)慣化過程中，神經(jīng)元會(huì)產(chǎn)生一種叫做“環(huán)磷酸腺苷”（cAMP）的小分子，這種小分子又會(huì)作用于一種叫做“cAMP依賴性蛋白激酶”（PKA）的蛋白質(zhì)，而這個(gè)蛋白又會(huì)作用于另一種稱為“cAMP反應(yīng)元件結(jié)合蛋白”（CREB）的蛋白，而這種蛋白則會(huì)直接影響神經(jīng)元的基因表達(dá)，從而改變神經(jīng)元內(nèi)部的物質(zhì)成分，進(jìn)而導(dǎo)致整個(gè)神經(jīng)元的敏感性發(fā)生變化。不過這種變化只是暫時(shí)的，一旦刺激停止，cAMP就會(huì)被逐漸降解，一旦cAMP的濃度降低到一定程度，整個(gè)信號(hào)通路就會(huì)從源頭上被終止，并最終使一切又回歸原點(diǎn)。而在長時(shí)程效應(yīng)中，則會(huì)有更多的小分子和蛋白質(zhì)被卷進(jìn)來，經(jīng)過復(fù)雜的信號(hào)傳導(dǎo)后最終導(dǎo)致神經(jīng)元突觸數(shù)量發(fā)生變化。而突觸相當(dāng)于是神經(jīng)元與神經(jīng)元之間的接口，接口數(shù)量變了，神經(jīng)元之間交流的能力自然也就改變了，而且突觸無論是形成還是萎縮都需要較長的時(shí)間，所以長時(shí)程效應(yīng)可以在刺激停止后依然存在很長時(shí)間。直到今天，坎德爾發(fā)現(xiàn)的分子信號(hào)通路依然是學(xué)習(xí)記憶分子機(jī)制研究當(dāng)中最經(jīng)典的信號(hào)通路之一，也正是因?yàn)榭驳聽枌W(xué)習(xí)記憶機(jī)制研究的巨大貢獻(xiàn)，他與另外兩位科學(xué)家共同榮獲了2000年的諾貝爾生理及醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。 

　　盡管取得了無數(shù)的進(jìn)步，但是記憶的黑箱卻還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有被洞明，如果說學(xué)習(xí)記憶是一座高峰的話，現(xiàn)在的我們還只是在山麓徘徊而已。我們發(fā)現(xiàn)地越多，就會(huì)看到更為廣闊的未知領(lǐng)域。雖然我們知道了神經(jīng)具有可塑性，但是到目前為止發(fā)現(xiàn)維持時(shí)間最長的長時(shí)程效應(yīng)也不超過半年時(shí)間，這很難解釋那些終身難忘的記憶。此外，雖然有一些大腦損傷的病例會(huì)出現(xiàn)丟失一部分記憶的情況，但是時(shí)至今日，也沒人說得清記憶究竟是儲(chǔ)存在整個(gè)大腦中，還只是固定存儲(chǔ)在某幾個(gè)位置上，近期的研究傾向于認(rèn)為大腦前額葉皮質(zhì)是記憶存儲(chǔ)的核心區(qū)域，不過這種理論還需要更多證據(jù)的支持。而更本質(zhì)的問題，記憶是如何被編碼的則更是讓人一籌莫展。 

　　進(jìn)入21世紀(jì)后，生物學(xué)有了更長足的發(fā)展，許多前人難以想象的新工具、新方法被開發(fā)出來。借助于鈣成像技術(shù)和雙光子顯微鏡，我們可以像科幻片里一樣很直觀地看到信號(hào)順著神經(jīng)纖維傳遞；利用經(jīng)過特殊改造的腺病毒和狂犬病毒，我們可以很輕松地在活體上標(biāo)記、追蹤我們感興趣的神經(jīng)纖維和神經(jīng)信號(hào)；通過光遺傳技術(shù)，高度特異地操控某一類乃至某一個(gè)神經(jīng)元得以成為可能。種種進(jìn)步都在宣告著一個(gè)神經(jīng)科學(xué)研究新紀(jì)元的到來。 

　　比起需要親自手繪神經(jīng)元形態(tài)的前輩們，如今擁有這些新技術(shù)的科學(xué)家們可以做更多更有意思的實(shí)驗(yàn)。看過《盜夢空間》或是《全面回憶》之類電影的朋友們可能會(huì)覺得其中植入虛假記憶的技術(shù)非常引人入勝，而在今天，聰明的科學(xué)家們已經(jīng)采用種種手段將這種科幻變成了現(xiàn)實(shí)，這也從一個(gè)側(cè)面說明了想象力總是人類科技進(jìn)步的指路明燈。 

　　在眾多制造虛假記憶的嘗試當(dāng)中，日本生物學(xué)家利根川進(jìn)（Tonegawa Susumu）可以說是其中的佼佼者。注意，我給他的頭銜是生物學(xué)家，因?yàn)檫@個(gè)利根川進(jìn)可以說是個(gè)神人，他年輕時(shí)候的志向是做個(gè)工程師，但是受到當(dāng)時(shí)二戰(zhàn)后日本國內(nèi)一些反美情緒的影響，他改為立志要成為一個(gè)超越美國人的大科學(xué)家。在美國獲得博士學(xué)位后又做了幾年博后，之后因?yàn)楹炞C到期而去瑞士巴塞爾大學(xué)從事科學(xué)研究。他一開始的研究領(lǐng)域是免疫學(xué)，并由于發(fā)現(xiàn)了基因編碼抗體的機(jī)制而獲得了1987年的諾貝爾生理及醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。然而在此之后他忽然又對神經(jīng)科學(xué)產(chǎn)生了濃厚的興趣，進(jìn)而完全終止了他在免疫學(xué)研究上的工作，全身心投入到了探索學(xué)習(xí)記憶奧秘的挑戰(zhàn)中來。 

利根川進(jìn)（1939—），他的團(tuán)隊(duì)利用光遺傳技術(shù)成功給小鼠植入了虛假記憶 

　　 利根川進(jìn)之所以敢于嘗試制造虛假記憶，是因?yàn)樗膶?shí)驗(yàn)室和團(tuán)隊(duì)掌握了一種復(fù)雜卻極為有用的科研工具，那就是光遺傳（Optogenetics）。光遺傳的原理比較簡單，就是通過一些基因操作的手段將一些對光敏感的蛋白質(zhì)，比如說紫紅質(zhì)通道蛋白（Channelrhodopsin，ChR）表達(dá)在自己制定的神經(jīng)元上，同時(shí)給實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，比方說小鼠植入光纖。這樣，只要一開燈，小鼠那些表達(dá)ChR的神經(jīng)元就會(huì)興奮起來，從而給他們的下游神經(jīng)元發(fā)送信號(hào)。光遺傳技術(shù)的發(fā)明讓神經(jīng)學(xué)家們只要摁摁開關(guān)控制燈光的有無就可以隨心所欲地讓自己感興趣的神經(jīng)元興奮或抑制，同時(shí)卻對其它神經(jīng)元毫無影響，效果立竿見影，簡直是再理想不過的工具了。 

　　利根川進(jìn)的研究團(tuán)隊(duì)首先設(shè)法定位了小鼠海馬神經(jīng)元中與某些恐懼記憶相關(guān)的神經(jīng)元，然后再利用他們的光遺傳工具去特異性地激活那些神經(jīng)元。結(jié)果奇跡出現(xiàn)了，這些小鼠產(chǎn)生了一段實(shí)際并不曾經(jīng)歷的恐懼記憶，換言之，研究團(tuán)隊(duì)給這些小鼠“植入”了虛假的恐懼記憶。但是利根川進(jìn)的團(tuán)隊(duì)并未就此止步，既然記憶可以“無中生有”，那一定也能“朝秦暮楚”。就在他們成功植入虛假記憶之后沒幾年，利根川進(jìn)的團(tuán)隊(duì)又進(jìn)一步做到了“改寫”虛假記憶，他們首先利用植入虛假記憶的方法讓小鼠對一間無害的房間產(chǎn)生了莫名的恐懼，之后又再一次“覆寫”了之前的虛假記憶，從而讓小鼠轉(zhuǎn)而愛上了這間房間。 

　　不得不說，很多時(shí)候，幻想距離我們真的并不遙遠(yuǎn)。 

　　終于，人類探索記憶奧秘的故事到這里就要告一段落了。在漫長的歷史中，科學(xué)家們付出了巨大的努力，取得了無數(shù)勝利，然而這些成就在真理的大海前只是滄海一粟，未來還有更多更趣的奧秘等待著人類去發(fā)掘。記憶的本質(zhì)是什么？這個(gè)來自數(shù)千年前亞里士多德提出的命題，依然需要更多仁人志士去探索，去拼搏。