潘楷文

起初，坎德爾對(duì)弗洛伊德的心理學(xué)非常感興趣，想專攻精神分析，并成為一名精神分析師。但是在坎德爾大學(xué)四年級(jí)時(shí)，他聽到了亨利的案例，讓他大為震撼，他對(duì)亨利記憶缺失的問(wèn)題也產(chǎn)生了濃厚的興趣。

實(shí)際上，坎德爾秉持著“還原論”的思想，認(rèn)為世界上任何復(fù)雜的系統(tǒng)和現(xiàn)象，都可以進(jìn)行化解和拆解，直到拆分到無(wú)法拆分為止，只要搞懂那個(gè)最基本的部分，再把最基本的部分組裝回去，復(fù)雜的現(xiàn)象就能理解了。

對(duì)海兔的研究

坎德爾不同于所有研究記憶的科學(xué)家，他把一種名為“海兔”的海洋動(dòng)物作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，這是一種生活在淺海海底的軟體動(dòng)物，身長(zhǎng)10厘米左右，長(zhǎng)得很像沒(méi)有殼的蝸牛。

坎德爾之所以要選海兔，是因?yàn)楹Ｍ貌粌H是完整的生命，而且有著最簡(jiǎn)單的神經(jīng)系統(tǒng)活動(dòng)，那就是“刺激—反射”。海兔是有腮的，位于身體內(nèi)部，上面連接著一根水管，和海水連通起來(lái)，這個(gè)水管的學(xué)名為 “虹吸管”。海兔神經(jīng)系統(tǒng)的一項(xiàng)很重要任務(wù)，就是保證它在海水中獲得氧氣，并且防止自己在海水的沖擊下受傷。如果海水沖擊劇烈，或者有天敵攻擊自己時(shí)，海兔會(huì)迅速地把腮保護(hù)起來(lái)，防止腮在身體變形時(shí)受傷。海兔擁有的這個(gè)神經(jīng)反射回路在生物學(xué)上名為“縮腮反射”。

坎德爾的實(shí)驗(yàn)是這樣的：先刺激海兔的虹吸管，海兔受到驚嚇，虹吸管和腮會(huì)本能往回收縮，完成“縮腮反射”。只不過(guò)，坎德爾會(huì)沒(méi)完沒(méi)了地反復(fù)刺激海兔。時(shí)間一長(zhǎng)，海兔進(jìn)入了“習(xí)慣化”的狀態(tài)，“縮腮反射”開始變?nèi)趿?。這是因?yàn)楹Ｍ玫母杏X(jué)神經(jīng)元與動(dòng)作神經(jīng)元之間的交流效能降低了。

接著，坎德爾在某一次重復(fù)刺激虹吸管之后，突然對(duì)海兔的尾部進(jìn)行電擊。這一次電擊對(duì)海兔來(lái)說(shuō)是實(shí)實(shí)在在的威脅，海兔馬上開始變得敏感起來(lái)，虹吸管和腮迅速收縮，“縮腮反射”變得相當(dāng)猛烈，而且海兔的感覺(jué)神經(jīng)元所釋放的電信號(hào)有了明顯的增強(qiáng)。這個(gè)過(guò)程在心理學(xué)上名為“敏感化”，海兔的感覺(jué)神經(jīng)元與運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元之間的交流效能顯著提高了。

隨后，坎德爾對(duì)海兔“習(xí)慣化”“敏感化”和“條件反射”的整個(gè)過(guò)程進(jìn)行了仔細(xì)地研究：海兔開始“習(xí)慣化”時(shí)，感覺(jué)神經(jīng)元與運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元之間的突觸，就是神經(jīng)元與神經(jīng)元之間相聯(lián)系的部位，其數(shù)量從2700個(gè)降到了大約1500個(gè)。隨著習(xí)慣化時(shí)間的增多，突觸前終端的數(shù)量下降到大約850，而且活躍的突觸終端數(shù)量甚至從500個(gè)減少到大約100個(gè)。在“敏感化”的過(guò)程中，這些突觸終端的數(shù)量翻了將近一倍，增加到2700個(gè)，而活躍突觸的比例也從40%增加到了60%。而且，在“敏感化”中坎德爾驚奇地發(fā)現(xiàn)，海兔的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元上居然長(zhǎng)出了全新的分枝，形成了全新的新連接。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)，坎德爾恍然大悟，原來(lái)短時(shí)記憶在神經(jīng)元層面的具體表現(xiàn)，就是神經(jīng)元突觸與突觸之間連接強(qiáng)度的增強(qiáng)與減弱，而長(zhǎng)時(shí)記憶則是原有的神經(jīng)元上長(zhǎng)出了全新的突觸分支，相當(dāng)于神經(jīng)元細(xì)胞的結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化。而如果這些長(zhǎng)出了的全新分支不經(jīng)常用，那么它們就會(huì)休眠，直到需要的時(shí)候再被喚醒。

海兔感覺(jué)神經(jīng)元變化的基礎(chǔ)簡(jiǎn)圖

這就完美解釋了短時(shí)記憶與長(zhǎng)時(shí)記憶是怎么回事，比如當(dāng)我們記憶單詞“apple”的時(shí)候，3分鐘內(nèi)我們是完全記住了，這就相當(dāng)于你大腦里存儲(chǔ)“蘋果”這個(gè)東西的神經(jīng)元與“apple”這種字母組合的神經(jīng)元之間突觸連接強(qiáng)度增大了，如果你不進(jìn)行復(fù)習(xí)，那么這兩個(gè)區(qū)域的神經(jīng)元之間的連接就開始減弱。如果你經(jīng)常復(fù)習(xí)，而且只要一吃蘋果，馬上讀“apple”，那么大腦內(nèi)這兩個(gè)區(qū)域的神經(jīng)元之間突觸連接的強(qiáng)度一直保持在“強(qiáng)聯(lián)系”，那么時(shí)間一長(zhǎng)，這些神經(jīng)元就會(huì)長(zhǎng)出全新的突觸，專門把“蘋果”的圖像存儲(chǔ)與“apple”的字母組合存儲(chǔ)連在一起。這樣，“apple”這個(gè)單詞就徹底進(jìn)入了長(zhǎng)時(shí)記憶。當(dāng)你不使用英語(yǔ)時(shí)，這些新突觸是休眠的，而突然有一次你要使用英語(yǔ)了，跟“apple”有關(guān)的這些新突觸就會(huì)被喚醒，直接啟動(dòng)“蘋果”與“apple”的聯(lián)系。

坎德爾還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)連續(xù)刺激海兔的感覺(jué)神經(jīng)元5次時(shí)，海兔神經(jīng)元的環(huán)腺苷酸濃度就會(huì)達(dá)到一定的閾值，這個(gè)時(shí)候，高濃度的環(huán)腺苷酸就會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶移動(dòng)到細(xì)胞核，并在那里去開啟某個(gè)基因的“開關(guān)”。而這個(gè)基因開關(guān)一旦打開，神經(jīng)細(xì)胞就會(huì)生成一個(gè)名為 “環(huán)腺苷酸反應(yīng)元件結(jié)合蛋白”（CREB）的蛋白質(zhì)，然后這個(gè)蛋白會(huì)像鑰匙一樣，去開啟神經(jīng)細(xì)胞的再生長(zhǎng)。就這樣，全新的突觸就長(zhǎng)出來(lái)了，特定神經(jīng)細(xì)胞之間的聯(lián)系就被加強(qiáng)了?？驳聽栠€專門做了實(shí)驗(yàn)去驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)如果把這個(gè)叫CREB的蛋白質(zhì)破壞掉，神經(jīng)細(xì)胞就再長(zhǎng)不出新的突觸了。

坎德爾繼續(xù)深入研究后發(fā)現(xiàn)這個(gè)“環(huán)腺苷酸反應(yīng)元件結(jié)合蛋白”還分為兩種，一種名為CREB-1，另一種名為CREB-2。我們最熟悉的其實(shí)是CREB-2這種蛋白質(zhì)，這種蛋白質(zhì)符合“熟能生巧”原則，就是如果要讓大腦內(nèi)兩個(gè)地方的神經(jīng)元細(xì)胞建立起強(qiáng)聯(lián)系，讓神經(jīng)元長(zhǎng)出新的突觸，那就需要“反復(fù)刺激，加強(qiáng)練習(xí)”，也就是我們常說(shuō)的“刻意練習(xí)”。然而，無(wú)論是人類還是動(dòng)物，最常使用的其實(shí)是CREB-1，這種蛋白質(zhì)被激活后，會(huì)迅速讓神經(jīng)元長(zhǎng)出全新的突觸，并且讓大腦內(nèi)兩個(gè)區(qū)域的神經(jīng)元建立起緊密的強(qiáng)聯(lián)系。

埃里克·坎德爾，猶太裔神經(jīng)科學(xué)家。1929年11月7日出生于奧地利維也納。本科畢業(yè)于哈佛大學(xué)，并在紐約大學(xué)獲得醫(yī)學(xué)博士學(xué)位，后任教于哥倫比亞大學(xué)。

布倫達(dá)·米爾納（右）與諾貝爾獎(jiǎng)得主埃里克·坎德爾（左），拍攝于2018年。

而這種CREB-1蛋白質(zhì)被激活有個(gè)條件，那就是需要高度的情緒化。當(dāng)動(dòng)物或人面臨重大危險(xiǎn)，比如天敵出現(xiàn)、災(zāi)難，以及鐘情的異性出現(xiàn)等情況下，動(dòng)物和人都會(huì)出現(xiàn)高度的情緒化，這些情緒會(huì)激活大量的細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶，而這種物質(zhì)會(huì)直接讓CREB-2失活，這會(huì)導(dǎo)致我們經(jīng)常用到的“刻意練習(xí)”不起作用了，而這時(shí)，CREB-1會(huì)開始大量出現(xiàn)，開始促進(jìn)神經(jīng)元新分支的迅速生長(zhǎng)，從而產(chǎn)生長(zhǎng)時(shí)記憶。這就是我們常說(shuō)的“一朝被蛇咬、十年怕井繩”的原理，這種恐懼會(huì)讓當(dāng)時(shí)的場(chǎng)景迅速轉(zhuǎn)化為長(zhǎng)時(shí)記憶，于是這個(gè)人這輩子都不會(huì)忘記這個(gè)場(chǎng)面，以免再受到傷害。

CREB的發(fā)現(xiàn)堪稱是腦科學(xué)和心理學(xué)界的一大盛事，這讓各界學(xué)者首度見證了長(zhǎng)時(shí)記憶是如何形成的。當(dāng)時(shí)，42歲的基因科學(xué)家特利得知坎德爾的發(fā)現(xiàn)后，他按照坎德爾的思路，改造了果蠅的基因，使果蠅能夠大量分泌CREB，于是就造就出了一只“天才果蠅”，這只果蠅擁有過(guò)目不忘的能力，任何任務(wù)只需要訓(xùn)練一次就能學(xué)會(huì)。后來(lái)，坎德爾開始和特利合作研究，一起改造了海兔的基因，結(jié)果創(chuàng)造出了“天才海兔”，這種海兔竟然能記住周圍貝殼的螺旋花紋、珊瑚礁的顏色、籠子角落的食物。而海兔只有最簡(jiǎn)單的神經(jīng)系統(tǒng)，居然能做高等哺乳動(dòng)物才能做的事，實(shí)在讓人震撼。

在意識(shí)到CREB的巨大利益之后，1997年坎德爾與哈佛大學(xué)分子生物學(xué)家吉爾伯特、風(fēng)險(xiǎn)資本家弗萊明、神經(jīng)科學(xué)家烏特貝克聯(lián)手創(chuàng)立了全球第一家記憶制藥公司。這家公司專注于開發(fā)治療中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的藥物，例如跟記憶相關(guān)的阿爾茨海默癥的藥物。后來(lái)這家公司還上市了，但由于公司債務(wù)問(wèn)題在2008年被全球著名的羅氏制藥公司給收購(gòu)了。

人類的記憶很復(fù)雜?

縱觀整個(gè)記憶的研究歷史，我們可以對(duì)記憶有一個(gè)比較全面的認(rèn)識(shí)了。按照通常的理解，記憶是由“記”和“憶”兩部分構(gòu)成，假如把大腦比作一個(gè)存儲(chǔ)器，“記”就相當(dāng)于存儲(chǔ)信息，“憶”就相當(dāng)于提取信息?？茖W(xué)家們將記憶分為瞬時(shí)記憶、短時(shí)記憶、長(zhǎng)時(shí)記憶以及工作記憶。

這里重點(diǎn)要說(shuō)一下工作記憶，這個(gè)概念最早于1960 年由喬治·阿米蒂奇·米勒等人在其著作《行為的計(jì)劃與結(jié)構(gòu)》一書中首次提出。他們發(fā)明這個(gè)詞匯的目的是為了方便將思維研究與計(jì)算機(jī)理論進(jìn)行比較。如果我們把大腦理解成一臺(tái)電腦，那么感覺(jué)記憶就是我們敲擊鍵盤時(shí)，記錄的敲擊位置；短時(shí)記憶就相當(dāng)于內(nèi)存；長(zhǎng)時(shí)記憶相當(dāng)于硬盤；而工作記憶則是內(nèi)存加上CPU整個(gè)的運(yùn)算與加工過(guò)程。比如早上起來(lái)，你要安排一天的工作了，那么你會(huì)把今天可能要做的工作內(nèi)容，從你的長(zhǎng)時(shí)記憶中調(diào)取出來(lái)，放到工作記憶的平臺(tái)上，然后按照重要等級(jí)，并以時(shí)間順序，重新加工一遍，最后形成一份工作計(jì)劃。

但是，隨著研究的深入，心理學(xué)家發(fā)現(xiàn)人類的記憶過(guò)程相當(dāng)復(fù)雜。因?yàn)橛洃洺舜鎯?chǔ)和提取之外，還有一個(gè)重要的步驟，名為編碼。也就是說(shuō)，人在接觸一個(gè)信息之后，要先把它做編碼處理，然后再存到腦子里。而編碼的方式，受到很多因素的影響，比如教育、信仰、偏見等等，因人而異，這些主觀成分也導(dǎo)致了我們的記憶過(guò)程并不是像電腦一樣工作。

實(shí)際上，記憶是一個(gè)動(dòng)態(tài)選擇的過(guò)程，它是自上而下的系統(tǒng)，受到人的偏見、印象、信仰、態(tài)度的左右。比如，你在聽完一堂課后，被老師講的一個(gè)話題深深吸引，即使你日后沒(méi)能想起老師講課的具體內(nèi)容，但對(duì)這堂課的情境卻記憶猶新，這就是你本身對(duì)特定話題的偏好，影響了你的記憶深度。

但同時(shí)，記憶又是一個(gè)自下而上的系統(tǒng)，受到人的感官和注意力的影響。比如，經(jīng)歷過(guò)汶川大地震的人，會(huì)非常清楚地記得當(dāng)時(shí)自己在什么地方，和誰(shuí)在一起，甚至當(dāng)時(shí)的場(chǎng)景也歷歷在目，這是因?yàn)樗麄儺?dāng)時(shí)的情緒都太激動(dòng)了，焦慮和恐懼的體驗(yàn)，讓他們記憶猶新。

實(shí)際上，幾乎所有人的記憶并不是再現(xiàn)當(dāng)時(shí)所經(jīng)歷的場(chǎng)景或細(xì)節(jié)，而是運(yùn)用自己想象力對(duì)記憶進(jìn)行了重構(gòu)，也就是說(shuō)人們的記憶是在“腦補(bǔ)”。就像記憶產(chǎn)生本身不是簡(jiǎn)單刻錄生活一樣，回憶也不是重新激活人們大腦中過(guò)去的痕跡，而是一個(gè)二次創(chuàng)作。

美國(guó)著名的認(rèn)知心理學(xué)家和人類記憶專家伊麗莎白·洛夫特斯做過(guò)一系列經(jīng)典的虛假記憶實(shí)驗(yàn)研究，并揭示了產(chǎn)生虛假記憶的一個(gè)重要機(jī)制，那就是提問(wèn)措辭中的語(yǔ)言暗示，這對(duì)記憶有極為深遠(yuǎn)的影響。她的實(shí)驗(yàn)結(jié)果充分說(shuō)明了人類的記憶在語(yǔ)言暗示的條件下，很容易被“篡改”，虛假記憶同樣可以通過(guò)語(yǔ)言暗示進(jìn)行植入。這與巴特利特的“幽靈之戰(zhàn)”的記憶實(shí)驗(yàn)結(jié)果是一致的。

后來(lái)，法國(guó)神經(jīng)學(xué)家羅曼·布雷特對(duì)記憶的認(rèn)知理論進(jìn)行了重大修改，他提出，我們大腦里所形成的記憶，并不是在被動(dòng)接受外面環(huán)境的信息，而是在“主動(dòng)建構(gòu)”自己與環(huán)境的關(guān)系，并且用“數(shù)學(xué)概率”的方式去評(píng)估哪種關(guān)系發(fā)生的可能性更大。當(dāng)然，我們大腦評(píng)估的方式是依據(jù)自己的固有經(jīng)驗(yàn)，曾經(jīng)發(fā)生過(guò)的，自己親身體驗(yàn)過(guò)的，親手做過(guò)的，評(píng)估的概率就會(huì)大大增加，也就更有可能被我們的大腦所采納，成為我們的理性決策。

（責(zé)編：南名俊岳）