如果說心臟是控制人類生死的開關(guān)，那么，大腦便是掌管人類智識和情緒的樞紐。在生物學(xué)上，心臟和大腦的運行機制都令人著迷。并且，由于人類思維和情感的復(fù)雜性，大腦的工作機制更顯神秘，激起了很多生物科學(xué)家的研究興趣。
諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎獲得者埃里克·坎德爾就是一位致力于腦科學(xué)研究的科學(xué)家。在《追尋記憶的痕跡》這本書中，埃里克·坎德爾追溯了他如何進(jìn)入神經(jīng)科學(xué)研究領(lǐng)域并在記憶存儲的神經(jīng)機制中取得突破的研究歷程，同時也記錄了新心智科學(xué)的發(fā)展歷程。
《追尋記憶的痕跡》中講解了很多腦科學(xué)的研究成果，讓人大開眼界。更重要的是，它讓讀者認(rèn)識到，許多看起來很抽象的事情，比如學(xué)習(xí)過程、記憶的形成、恐懼和焦慮情緒等，都能夠從具體的生物學(xué)機制來解釋和驗證。大腦的運作過程不再是一個徹底封閉的黑匣子，它的工作機制正在被人類逐漸揭開。
記憶是如何改變大腦的？
常聽人說，你的氣質(zhì)里藏著你看過的書、走過的路和愛過的人。人的閱歷會在大腦里形成新的記憶，肯定給人帶來了一定改變。但是這種改變很抽象。難道這種改變只存在于精神和心理層面么？并不是?？茖W(xué)研究證明，記憶能夠讓人產(chǎn)生實實在在的生物學(xué)上的改變。
通俗地說，新的記憶會改變你的大腦。如果你學(xué)會一首新歌，或者認(rèn)識了一個新事物，你的大腦會發(fā)生相應(yīng)的變化。這種改變發(fā)生在大腦神經(jīng)元的層面。
神經(jīng)元是大腦的基本結(jié)構(gòu)和功能單元，有軸突和樹突的結(jié)構(gòu)。一個神經(jīng)元的軸突，要與另一個神經(jīng)元的樹突在特定區(qū)域進(jìn)行交流，才能傳遞信息。這個特定的區(qū)域，就叫做突觸。而記憶對大腦的改變，就體現(xiàn)在突觸上。
記憶又可以分為短時記憶和長時記憶。假如朋友讓你臨時記住一個手機號，你在當(dāng)時的幾分鐘內(nèi)記住了，可過后就忘了，這種就是短時記憶。而我們從小背會的唐詩宋詞，可能一輩子都忘不了，這種就是長時記憶。
短時記憶和長時記憶對大腦造成的改變是不同的。具體來說，短時記憶改變了突觸連接強度，而長時記憶不僅能改變突觸連接強度并讓它持續(xù)的時間更久，還會產(chǎn)生新的突觸。埃里克·坎德爾通過在海兔身上的實驗發(fā)現(xiàn)了這種變化。
這一發(fā)現(xiàn)也從生物學(xué)角度解釋了“熟能生巧”的原理。給你一首唐詩，你可能花個幾分鐘就當(dāng)場記下來了，但是一周或者一個月后，你就把它忘了。這時形成的是短時記憶，你的大腦里用于記憶這首詩的突觸連接被增強了，但不能持續(xù)很久。假如你每天花幾分鐘來復(fù)習(xí)這首詩，堅持很長一段時間，讓大腦對這首詩形成長時記憶，這樣，不但大腦中的突觸連接增強了，還產(chǎn)生了新的突觸連接，就會把這首詩記得更長久。很明顯，形成長時記憶的學(xué)習(xí)效果更好。重復(fù)能幫助短時記憶轉(zhuǎn)化為長時記憶，堅持有規(guī)律的重復(fù)，能鞏固長時記憶。
當(dāng)然，以上說的是通常的情況。還有些例外，比如你第一次讀到一首直擊心靈的詩，或者親眼看到了一種特別震撼的自然現(xiàn)象，這些記憶一旦形成就讓人終生難忘，這可能是高度情緒化的狀態(tài)下，大腦直接完成了長時記憶的形成過程。
進(jìn)化中的生物機制是保守的
前面提到過，埃里克·坎德爾通過在海兔身上進(jìn)行的實驗，揭開了形成記憶的生物機制。而書中其他生物課題的科學(xué)研究也會以小鼠、果蠅等生物為研究對象。這就難免讓人產(chǎn)生一個疑問：在這些跟人類看起來差距很大的動物身上做實驗，所得出的結(jié)果，在人類身上同樣正確么？
其實，表面上看起來很不一樣的生物，在生物學(xué)角度上卻可能很相似。比如人類和黑猩猩看起來外表相差很多，但是賈雷德·戴蒙德在《第三種黑猩猩》中提到過，DNA科學(xué)研究表明，人類和關(guān)系最近的兩類黑猩猩的DNA差異只有1.6%。海兔、果蠅、小鼠這些用于科學(xué)實驗的動物，在DNA上跟人類的差別肯定比黑猩猩和人類的差別更大，但是，它們的生命機制跟人類也存在著一定的共通之處。
埃里克·坎德爾在《追尋記憶的痕跡》中多次提到過，進(jìn)化中的生物機制是很保守的。這種保守體現(xiàn)在兩個方面。
首先，一些有效的基礎(chǔ)生物機制是人類和許多其他動物共有的。比如人類和動物都具有的學(xué)習(xí)能力。雖然人類可以學(xué)會復(fù)雜的知識技能，而動物的學(xué)習(xí)能力集中在覓食、捕獵這些生存技能上，但如果深入到細(xì)胞、分子等層面的研究就會發(fā)現(xiàn)，這些生物層面的運作機制是人類和許多動物所共有的。拿記憶來說，實驗證明，短時記憶的細(xì)胞機制、長時記憶開關(guān)的CREB調(diào)節(jié)蛋白，這些在幾種不同動物中都是一樣的。有效的生物機制對高等動物和低等動物一視同仁，在不同種類的動物身上都發(fā)揮作用。
另外，進(jìn)化過程常常是把已有的生物機制拿來，活用到新用途上，而不是每次都進(jìn)化出全新的生物機制來解決新問題。埃里克·坎德爾就提到，“構(gòu)成記憶基礎(chǔ)的生化反應(yīng)并非專門用來支持記憶的”，神經(jīng)元傳遞新號的機制是通用的，只是在記憶形成的過程中這種機制也派上了用場。埃里克·坎德爾進(jìn)一步說道，“進(jìn)化并不是一個原創(chuàng)設(shè)計師，它不會發(fā)明一套全新的方案來解決新問題。進(jìn)化是一個修補匠。它反復(fù)地使用相同的基因，只是每次的用途都略有不同”。換句話說，在生物的進(jìn)化過程中，原有的生物機制通過新的組合工作方式，發(fā)揮了新作用，讓生物產(chǎn)生了新功能。
生物機制在進(jìn)化中的這些保守表現(xiàn)，從結(jié)果反證了這些在漫長的進(jìn)化過程中保留下來的基礎(chǔ)生物機制不但有效而且非常有潛力，是禁得起長久的進(jìn)化過程考驗的。
腦科學(xué)知識應(yīng)用的科學(xué)和倫理雙重考量
隨著腦科學(xué)研究的不斷進(jìn)步，科學(xué)家們開始把目光轉(zhuǎn)向腦科學(xué)知識的醫(yī)學(xué)應(yīng)用。這是個讓人興奮的應(yīng)用領(lǐng)域。假如能夠研發(fā)出治療記憶損傷、精神疾病的藥物，自然能給那些深受這類病痛折磨的患者帶來福音。這是腦科學(xué)帶給人類的新希望。
但是，鑒于大腦的運作復(fù)雜程度，這些研究成果是否經(jīng)過了充足的醫(yī)學(xué)論證和實驗檢驗，是否能安全投入臨床治療，都需要經(jīng)過科學(xué)合理的程序驗證。只有成熟、安全、可靠的藥物方案才應(yīng)該被允許投入實際應(yīng)用中。這是所有藥物都應(yīng)該通過的科學(xué)考量，腦科學(xué)相關(guān)的藥物更應(yīng)該嚴(yán)格把關(guān)。
在記憶、心理、精神這些特殊領(lǐng)域的治療，藥物所能達(dá)到的效果也是有限的。比如，腦中的多巴胺濃度跟精神分裂癥相關(guān)，血清素的低濃度與抑郁癥相關(guān)，但這些病癥的治愈決不能單純依靠藥物調(diào)節(jié)。只用藥物往往是無效的。更多的時候，藥物被用來輔助心理治療過程，增強治療效果。
另一方面，在對腦科學(xué)研究成果的應(yīng)用時，可能還需要經(jīng)過審慎的倫理考量。一些生物技術(shù)比如克隆技術(shù)、DNA技術(shù)等，即使達(dá)到了一定的水平，但是否應(yīng)該運用在人類身上，也會引起“人類是否要扮演上帝”的倫理爭議。腦科學(xué)知識的應(yīng)用也可能面臨相似的倫理考量。
設(shè)想一下，如果研發(fā)出一種提高記憶力的特效藥，能讓學(xué)渣變成學(xué)霸，這種藥物應(yīng)該投入使用么？《永無止境》這部電影就討論了相似的問題。電影里設(shè)定了一種能夠快速提高大腦工作效率的特效藥。服藥之后，凡人瞬間變成超人，能力暴增，當(dāng)然也伴隨著嚴(yán)重的副作用。于是，這種神藥像魔戒一樣，引發(fā)了一連串的連鎖反應(yīng)。為了搶奪這種神藥，別有目的的人很快展現(xiàn)出了貪婪、陰謀、暴力等人性陰暗面。原本想造福人類的神藥，最終變成了害人的魔咒。
能力越大責(zé)任越大，越是對強大效力的技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，就越要通過社會責(zé)任和倫理道德的考驗。腦科學(xué)知識的應(yīng)用同樣如此。畢竟大腦關(guān)系到智識和心理等復(fù)雜問題，對腦科學(xué)的未來應(yīng)用，應(yīng)該劃定合理的安全疆界，足夠謹(jǐn)慎是必要的。
2019.11.09霧凇
