假如记忆可以移植 假如记忆可以移植

本文来源于微信微信官方号:科学大院，作者:王黎明。

20世纪初，两条看似不相关的线索彼此独立地出现，引导人类走上了探索学习问题的正确道路。

第一条线索来自寒冷的俄罗斯，来自白雪皑皑的圣彼得堡，一个留着传统俄罗斯胡须的中年男人，伊万·巴甫洛夫。

举个例子，假设小狗的大脑中有两个不相连的细胞——姑且称之为“钟”细胞和“唾液”细胞。铃声一响，“铃声”细胞就能感觉到，也能兴奋；当食物出现时，“唾液”细胞会开始移动，唾液开始分泌。但前者不会引起后者的活动。

图7-6用赫伯定律解释巴甫洛夫的实验结果

在巴甫洛夫的实验中，狗总是在听到铃声的同时吃东西。别忘了，食物的存在可以直接激活“唾液”细胞。也就是说，彼此无关的“钟”细胞和“唾液”细胞被迫同时开始活动。在Herb看来，正是因为这种强行安排的同步活动，两者的物理联系才从无到有，从弱到强。这个过程其实就是学习。

80年代左右，人们发现有一种蛋白质一直站在神经细胞膜上，有一个很难的名字叫N-甲基-D-天冬氨酸受体或NMDA受体。我们不妨称之为“裁判”蛋白。“裁判”蛋白有一个迷人的属性:当它醒来时，可以引发一系列生化变化，最终使突触变大变强，使两个神经细胞之间的联系更加紧密；但是，很难醒过来。它需要突触前后的两个神经细胞同时开始活动，然后“裁判”蛋白就会开始工作。它的施工进度完美地满足了人们对裁判角色的期望。

那么，有没有可能，如果“裁判”的蛋白质更多，眼睛更锐利，秒表捏得更快，人类的学习能力就会更强？在90年代，确实有人这样做。普林斯顿大学的中国科学家钱卓利用基因工程技术，使老鼠的大脑无法产生“裁判”蛋白。这样一来，这样的老鼠就失去了学习能力，所以我们知道“裁判”蛋白对学习真的是不可或缺的。

图7-9人脑中的海马体。20世纪中期以后，人们逐渐认识到海马体是学习和记忆的核心

更让人兴奋的其实还在后面。用同样的方法，钱卓也在小鼠海马产生了过量的“裁判”蛋白。起初，这些老鼠看起来和它们的正常同伴没有什么不同，但是如果它们被扔进泥泞的水池中，它们会比同伴更快地意识到水池中心有一个“礁石”，它们可以更快地记住礁石的具体位置。如果把它们扔进一个黑暗的小房间，刺耳的铃声伴随着脚底刺痛的电击。这些老鼠会更快地意识到铃声和刺痛之间的联系，每次听到铃声都会吓得一动不动。

“聪明的老鼠”——这是从来没有太严肃过的媒体给这些老鼠起的名字。这个上过无数报刊杂志封面的小家伙，形象地证明了“裁判”蛋白在学习过程中的意义。从巴甫洛夫和卡西尔开始的探索学习本质的两条道路，最终在这里交汇。在神经细胞之间20纳米的微小空空间内制造一种蛋白质，可以控制整个动物的学习能力！

如果记忆可以移植

1999年，中国高考语文科目出现作文题目《如果记忆可以移植》。在以描绘人生经历、人生感悟、时事政治为重点的中国作文领域，这个话题引起了不小的轰动。它甚至拯救了一个一直担心销量的高质量科幻杂志《科幻世界》。后来在轰动一时的《黑客帝国》系列设定中，人类从出生到死亡的所有人生经历、记忆、喜怒哀乐都被电脑强行植入。

今天看来，这可能是一个“冷门问题”，来自一时的拍拍脑袋。其实是有长远话题的。人类社会产生的信息呈指数级增长。人类世界每天产生的数据都超过了古代社会几千年的总和。虽然信息的产生、存储和流动一直是一个让人挠头的技术问题，但更致命的问题是，人类的大脑应该如何适应这个数据爆炸的时代？要知道，在过去的几十万年里，我们大脑的体积和形状并没有发生显著的变化。按照这个逻辑，信息生产和人脑功能的距离只会越来越大，想办法人工植入记忆可能是一劳永逸的办法。

更何况这种想法真的不一定局限于科幻和科幻电影。

我们再来回忆一下Herb定律和智能老鼠的研究。赫伯定律实际上告诉我们，学习过程的本质是两个相连的神经细胞几乎同时开始运动，所以它们之间的联系会变得更紧密，从而允许我们在两个不相关的事物之间建立联系。换句话说，如果我们能迫使两个神经细胞同时开始活动，我们就可以无中生有地模拟学习过程。我们不需要真正的铃铛和狗粮。我们只需要想办法让“铃铛”细胞和“狗粮”细胞同时运动，狗就可以学会一听到铃声就吞咽。

被输送到老鼠头部的特定区域。这个技术的细节就不展开了，但是我们完全可以想象，如果我们能在“铃铛”细胞和“狗粮”细胞中放入一种蛋白质，并且这种蛋白质能使这两个细胞同时兴奋，那么我们能不能不制造一个虚假的记忆，让无知的小狗对着铃铛狂流口水？

21世纪初，人们逐渐开始了解海藻是如何发现太阳的。简单来说，当阳光照射到藻类细胞上时，光子带来的能量会打开细胞膜上的微小毛孔，使藻类细胞能够存活，摆动微小的鞭毛，调整姿态，让阳光更加舒适地照射到自己身上。这种看似简单的生命活动，提供了一个可能性极大的脑洞。想想当海藻的小孔被放入神经细胞时会发生什么——利用光，我们可以直接操纵神经细胞的活动。这个想法在2005年变成了现实。在微弱蓝光的照射下，科学家可以让神经细胞像机关枪一样射出，让虫子扭动身体，让果蝇以为闻到了臭味。

第一次尝试这个。他们提出了这样一个问题:“有没有可能在动物大脑中植入虚假场景？”这个问题有着不容置疑的现实基础。毕竟从文字和画面到喜剧电影，从iMax到VR，人类文艺作品的一大追求就是“场景感”，能让人感觉仿佛置身其中，进入一个从未经历过的场景。直接在大脑上工作绝对是最方便最现实的方式。

。这时，如果你把它记录在老鼠的海马体中，科学家就可以知道老鼠是如何感受和体验这一场景的。例如，在100个神经细胞中，10个可能开始移动，而其他90个保持沉默。这10个活动细胞的空之间的位置分布本身就编码了这个特定场景的空之间的信息。每次进入同一个场景，老鼠大脑都会有非常相似的反应。

总结规则后，立即开始第二步。Susumu tonegawa，他们可以应用智能老鼠的程序，将蛋白质传递给代表正方形图案房子的所有神经细胞，但这一次不是“裁判”蛋白质使老鼠聪明，而是微小的通道使细胞敏感。这样，只要给老鼠大脑开蓝光，老鼠的脑海里就会出现虚假的记忆。即使此刻它实际上是在一个圆形的泡泡房子里，它也会认为它是在一个正方形图案的房子里！

沿着这条思路，我们完全可以想象。除了植入简单的场景，还能植入完整的记忆吗？除了植入记忆之外，能否抹去一段我们希望忘记的记忆？除了利用自己的经验，能否实现记忆的传播——读取一个人的记忆，植入另一个人的脑海？最后，我们能不能直接在电脑里创造一个完全错误的记忆——比如面对冥王星上的大海——植入人脑？

图7-10利用光在动物大脑中制造错误记忆

尤其对人类来说，学习绝不仅仅是对具体生活经历的记忆和应用。三人行必有老师。我们可以通过观察别人的行为来学习，不需要重复别人犯的错误。从文字到方程，从哲学到艺术理论，可以跳出生活经验，学会理解抽象的模式。我们对这些学习过程的理解还是很浅的。

但是，我想我们还是可以说，在这个多变的世界里，学习和记忆对于智慧生命的生存和成长是非常重要的。没有学习，每一次太阳升起，对生物来说都是崭新而陌生的一天；有了记忆，只要给一个生物个体和一套遗传物质足够的时间，它就能观察、积累、适应。对于一个生物群体来说，学习也可以帮助他们将自己的经历和感受代代相传。当今世界，人体的生物进化速度赶不上科技和信息积累的速度，但我们依然没有落后。学习和记忆是我们最强大的武器。

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