還記得高考作文題《假如記憶可以移植》嗎?這個科幻話題似乎要成真了

記憶移植實現了?

中國青年報·中青線上記者 王夢影

被電線指著頭, 加利福尼亞海兔沒有遲疑, 蜷縮著躲避。 它不懂電是什麼, 不會對此天然具有防禦行為。 美國加利福尼亞大學洛杉磯分校教授大衛·格蘭茲曼認為, 這種行為可能來自一段記憶, 這段記憶屬於另一隻海兔——它領教過電擊的厲害。

上周, 這名神經生物學家和他的團隊於線上論文平臺eNuro上發佈了最新的實驗成果。 他們相信, 上述海兔的反應等同於“記憶移植”。

1999年, 全國高考作文題《假如記憶可以移植》引發了大討論。 這個在當時被視為頗具科幻色彩的話題似乎正在變為現實。

記憶移植的願景重燃了治癒阿爾茨海默病的希望。 根據《2015年世界阿爾茨海默病報告》, 全世界平均每3秒鐘就有1例新發患者, 預計2050年全球患者將突破1.3億人。 我國目前阿爾茨海默病患者已經超過800萬。

眾所周知, 這種疾病會侵蝕人的記憶。

格蘭茲曼告訴中國青年報·中青線上記者, 他明白那種痛苦, 好像“用隱形墨水寫字”, 不管怎麼努力, 什麼都留不下來。 他認為 “大腦是諸多煎熬之源”, 如PTSD(創傷後應激反應綜合征)、失憶症。 加深對記憶的瞭解, 能讓人類擺脫更多苦難糾纏。

然而, 這個實驗在學術界備受爭議,

格蘭茲曼是個不折不扣的少數派。

又是海兔立的功

加利福尼亞海兔巴掌大, 形似沒有殼的蝸牛, 肥肚子下掖著裙擺式的肉腮。 半個世紀以來, 這些黏糊糊的、行動緩慢的傢伙活躍在認知科學的研究中。 它的神經元相對更大, 直徑可達1毫米, 便於科學家在顯微鏡下觀察。 它有2萬個神經元, 比哺乳動物少多了, 卻具備不少和人類大腦神經系統類似的屬性。

它們待在格蘭茲曼實驗室的潛水箱中。 其中一些被格蘭茲曼和學生抓在手裡, 肉腮被電線杵著也不為所動, 直到遭受電擊才慌忙收縮。 重複多次, 它們學乖了, 不管有電沒電, 一經電線接觸就擺出防禦姿勢, 持續40秒左右。 這種訓練能讓海兔建立條件反射, 將電線和畏縮的動作聯繫起來。

接著, 從這些訓練過的海兔腦部, 格蘭茲曼團隊提取了全部RNA(核糖核酸)物質。 和它大名鼎鼎的表親DNA(去氧核糖核酸)一樣, RNA同樣為螺旋上升的雙鏈, 攜帶著遺傳信息, 廣泛分佈在細胞之中。 這些物質被注入完全未受訓練的海兔體內。

24小時後, 面對電線的試探, 接受RNA注射的海兔熟練地縮起了肉腮, 持續40秒。 這令整個實驗室振奮, 它們顯然獲得了未曾學習的經驗。

團隊同樣提取了未受訓海兔的RNA, 這些物質則無法使同樣“無知”的同類增長“見識”。 格蘭茲曼團隊相信, RNA能催發某種遺傳性變化, 而長期記憶就儲藏在RNA之中。

他們認為, 這個實驗等同於將一群海兔的經驗移植到另一群海兔體內。 RNA則是運載工具。

這個科幻小說一般的成功在學術圈內立即引發了爭議。

設計實驗的邏輯鏈條遭到質疑。 一位伯克利大學的神經科學學者對中國青年報·中青線上記者表示, 海兔防禦大概是某種自然反應, 受基因裡的“開關”控制。 格蘭茲曼的注射可能只是一不小心碰開了開關, 並非移植了記憶。

曾在北京師範大學專注記憶研究的蔡瑛告訴中國青年報·中青線上記者, 她不太放心的是RNA的活躍個性。 這種蛋白被發現樂於參與身體的新陳代謝。 或許它並不是儲存箱, 而是一個塑膠袋, 記憶被兜進去, 又很快離去。 真正牢靠的記憶保管箱另有它處。 “很長一段時間過去, 這些被認為移植了長期記憶的海兔可能就什麼都不記得了。 ”

格蘭茲曼的實驗與記憶研究的主導觀點相左。

加州理工學院知名的華人神經科學家蔡立慧曾公開表示, 這項研究“有趣而令人印象深刻”, 但也“非常激進”。

她相信神經突觸在記憶儲存中的重要作用, 這也是整個記憶研究的主流觀點:記憶在神經突觸的變化中產生, 也儲存於其中。 一個神經元擁有成百上千個神經突觸, 像大樹延伸出繁茂的枝椏。 突觸圓乎乎的小手能攀牢彼此, 生物電流通過它們流轉, 生物因此感受、思考、行動。

在主流的記憶研究中, 也是海兔説明人們認識到突觸對於記憶的重大作用。 哥倫比亞大學生物化學與分子生物物理學系教授埃裡克·坎德爾利用海兔防禦機制研究它們的神經元, 得出長期記憶在突觸中存儲的重要結論,

並因此摘得2000年諾貝爾生理學與醫學獎。

求求你做個實驗吧

格蘭茲曼對爭議有著充分的心理準備, 他深知自己的“非主流”身份。

對領域內很多研究者來說, RNA引發的“記憶移植”是一個死胡同, 並不值得嘗試。 上世紀60年代, 在一個激進的實驗中, 研究者先訓練一群絛蟲對光產生反應, 然後將它們剁碎, 喂給一群未受訓練的蟲子。 飽食同類者似乎對光產生了腹中食物曾有的反應。 研究者懷疑, 某種遺傳物質起了作用。

“科學裡不全是同類相食, 你別緊張。 ”格蘭茲曼對中國青年報·中青線上記者說。 這個實驗再未被順利複製, 後來有關RNA的小鼠實驗也沒有成功。

轉入這個充滿爭議的方向, 格蘭茲曼覺得迄今為止最具挑戰的是說服自己的學生幫忙做實驗。

他花了幾個月時間請求他們加入。他們則一遍遍拒絕自己的“老闆”,即使還要靠他給開工資。

“你瘋了!”學生對他說。“求求你們先試一下好不好?”格蘭茲曼說。

格蘭茲曼並沒有一直質疑主流理論。他曾在哥倫比亞大學以博士後身份開展研究,就在坎德爾的實驗室裡。那會兒他最關心的是神經突觸,並且認為只要努力學習這方面的知識,他總會明白記憶是怎麼一回事。

“年輕啊,天真啊。”格蘭茲曼回憶起往事時感歎,他如今白須光頭,小腹微凸。

他也並未和一些“RNA存儲長期記憶”理論的擁護者一樣,持有系統且自洽的反對理論。他只不過是被一項又一項的實驗結果推著走,反應過來時已經在現在的道路上。

當年他“自我說服”,是因為一個轉折性的實驗。培養皿裡有一群神經元,在顯微鏡下像乒乓球一樣撞來撞去。他向其中注射藍墨水似的資訊物質,類比生物長期記憶形成的過程。神經元的突觸因此瘋狂生長,像迅速複製的小球。隨著時間的推移,小球又像陽光下的肥皂泡一樣一個個消失了。

實驗“挺酷”,格蘭茲曼回憶,不過也沒有啥超過預期的。

令他驚訝的是,後來他發現,儘管數量一致,培養皿裡最初的那些突觸和最終留下的不是同一批,原始突觸和複製突觸誰留下,概率完全是隨機的。

他認為這表明了,儘管和記憶的形成密切相關,突觸與記憶存儲的關係並沒有想像中那麼緊密,於是他將目光慢慢轉移到RNA上。

他不介意被命運轉折推著走。上世紀70年代,在披頭士的歌曲和“愛與和平”的呼聲中,年輕的格蘭茲曼一心想搞電影。他大二那年退學,隻身去了紐約,在一家大型娛樂公司當助理。他瞧不上好萊塢,憧憬“地下電影”。

這個夢很快破滅,格蘭茲曼重回校園,在印第安那大學念完心理學本科,又在斯坦福大學獲得了這個專業的博士學位。在斯坦福,他逐漸對認知神經學發生了興趣,於是去了坎德爾的實驗室,接觸到了記憶研究。

“在這個領域的好處是,你不愁沒工作可做。”格蘭茲曼說。

活著就是人加上記憶

如果認定記憶存儲在RNA中,記憶移植成為可能。相比複雜的神經突觸網路,RNA更方便提取與複製。

格蘭茲曼舉了個“殘暴”的例子。一名鋼琴家被砍掉了手指,無法再演奏貝多芬,這並不代表他不會。

記憶就是這個鋼琴家,突觸是他的手指,而RNA是他的大腦。一個是表達,一個是存儲。只要RNA在,記憶就在。活躍的突觸因為年齡和疾病而衰弱,但裝上義肢,鋼琴家能重新敲響琴鍵,記憶也會重新被喚醒。

“它一直在那裡,你沒有失去它。”格蘭茲曼說,“你只是需要花一些工夫把它找回來。”

我們通常會體會“嬰兒期失憶”,記不住嬰兒期的事情。關於這種現象有諸多解釋。格蘭茲曼認同1987年一位德國心理學家的理論:嬰兒期的記憶不會憑空消失,它們能在大腦層留下印記。

被阿爾茨海默病困擾的人則失去了找尋記憶的鑰匙。在記者採訪到的人中,一名男銷售員的祖父忘記了饑飽的概念。春節裡小夥下樓拿個快遞的功夫,老人不間斷吞下了30多個餃子,一邊吃一邊吐。一位女製片人的外婆不再記得家人,包括這個她曾經捧在手心裡的小姑娘。老太太多疑、易怒,為家裡的這麼多“陌生人”感到驚恐。“我只能由著她忘。”她對中國青年報·中青線上記者說。

格蘭茲曼覺得自己還算幸運,沒有親人經歷過這種痛苦。他熟知認知科學史上一位著名病人“H.M”。1953年,27歲的他因為手術而大腦受損,無法擁有長期記憶,“甚至比不上一條金魚”。

“沒有記憶你不算活著。”格蘭茲曼說“你只是暫時存在。”

“H.M”的大腦被研究了50年,人類開始瞭解記憶的功能和結構。如今的記憶研究是個巨大的領域,細微的分支伸展開來:長期記憶、短期記憶、概念記憶如“蘋果是紅的”、語義記憶如“蘋果是什麼意思”……人人都有一套辦法。

像格蘭茲曼這樣做動物實驗的有不少,他們探索出一系列經典記憶模型,其中一些彼此否定。蔡瑛在北師大師從薛貴教授,主要參與人類實驗。“不可能把人殺掉提取物質”,主要是給予刺激和引導,通過核磁共振觀察他們的大腦某處因活躍而亮起。

格蘭茲曼覺得自己比同類相食的蟲子那會兒已經有了巨大的進步。那時的人們知道RNA的存在但並不瞭解,好像蒙著眼睛做實驗,難免失敗。他這一代則受益於遺傳生物學的長足發展,已經明白RNA的工作機制和分類。格蘭茲曼認為,並非所有RNA都承擔儲存記憶工作,非編碼的那些才有此功能。

他覺得那不是一條死路,只是那時“條件不成熟”。

他希望未來能夠借助RNA找回失去的記憶。另一方面,通過逆轉喚醒記憶的過程,讓PTSD患者和其他因為壞記憶無法正常生活的人們能成功封存它們。

路還很長,格蘭茲曼需要進一步的動物實驗和培養皿觀察,確定海兔複製防禦反應背後的機制。最終搞清楚這些小動物的RNA是如何攜帶和儲存記憶的。

更麻煩的是,人類大腦擁有1000億個神經元,其作用機制的複雜性與海兔不可相提並論。

迄今為止,沒有科學家能確定:記憶的本質究竟是什麼。

每一年年終蔡瑛翻閱《自然》雜誌,都會在世界百大未解之謎裡發現這個問題。沒有被全部人公認的模型,也沒有完全統一的理論。

RNA儲存長期記憶目前仍是一個新假說。格蘭茲曼只能一步一步走。做一個少數派,他有不安,怕自己確實弄錯了。但他把這些情緒打包藏好,讓它們沉睡在RNA裡——如果他是正確的話。

他如今最期待的是有更多人重複自己的實驗。如此,這個方向就能獲得更多的重視。面對5年一次的國家基金委員會審查,他才能不那麼艱難地拿到錢進行下一步工作。

治療重症似乎遙遠,他也不相信真會有人憑藉這門技術轉移記憶長生不老。他甚至懷疑,當人類終於搞清楚記憶是什麼時,我們的地球已經不在了,大家全體移民外星——人類對宇宙的瞭解似乎會比對記憶的瞭解更深。

“我們的大腦比黑洞複雜多了。”格蘭茲曼說,“它精巧、複雜、又脆弱。”

他花了幾個月時間請求他們加入。他們則一遍遍拒絕自己的“老闆”,即使還要靠他給開工資。

“你瘋了!”學生對他說。“求求你們先試一下好不好?”格蘭茲曼說。

格蘭茲曼並沒有一直質疑主流理論。他曾在哥倫比亞大學以博士後身份開展研究,就在坎德爾的實驗室裡。那會兒他最關心的是神經突觸,並且認為只要努力學習這方面的知識,他總會明白記憶是怎麼一回事。

“年輕啊,天真啊。”格蘭茲曼回憶起往事時感歎,他如今白須光頭,小腹微凸。

他也並未和一些“RNA存儲長期記憶”理論的擁護者一樣,持有系統且自洽的反對理論。他只不過是被一項又一項的實驗結果推著走,反應過來時已經在現在的道路上。

當年他“自我說服”,是因為一個轉折性的實驗。培養皿裡有一群神經元,在顯微鏡下像乒乓球一樣撞來撞去。他向其中注射藍墨水似的資訊物質,類比生物長期記憶形成的過程。神經元的突觸因此瘋狂生長,像迅速複製的小球。隨著時間的推移,小球又像陽光下的肥皂泡一樣一個個消失了。

實驗“挺酷”,格蘭茲曼回憶,不過也沒有啥超過預期的。

令他驚訝的是,後來他發現,儘管數量一致,培養皿裡最初的那些突觸和最終留下的不是同一批,原始突觸和複製突觸誰留下,概率完全是隨機的。

他認為這表明了,儘管和記憶的形成密切相關,突觸與記憶存儲的關係並沒有想像中那麼緊密,於是他將目光慢慢轉移到RNA上。

他不介意被命運轉折推著走。上世紀70年代,在披頭士的歌曲和“愛與和平”的呼聲中,年輕的格蘭茲曼一心想搞電影。他大二那年退學,隻身去了紐約,在一家大型娛樂公司當助理。他瞧不上好萊塢,憧憬“地下電影”。

這個夢很快破滅,格蘭茲曼重回校園,在印第安那大學念完心理學本科,又在斯坦福大學獲得了這個專業的博士學位。在斯坦福,他逐漸對認知神經學發生了興趣,於是去了坎德爾的實驗室,接觸到了記憶研究。

“在這個領域的好處是,你不愁沒工作可做。”格蘭茲曼說。

活著就是人加上記憶

如果認定記憶存儲在RNA中,記憶移植成為可能。相比複雜的神經突觸網路,RNA更方便提取與複製。

格蘭茲曼舉了個“殘暴”的例子。一名鋼琴家被砍掉了手指,無法再演奏貝多芬,這並不代表他不會。

記憶就是這個鋼琴家,突觸是他的手指,而RNA是他的大腦。一個是表達,一個是存儲。只要RNA在,記憶就在。活躍的突觸因為年齡和疾病而衰弱,但裝上義肢,鋼琴家能重新敲響琴鍵,記憶也會重新被喚醒。

“它一直在那裡,你沒有失去它。”格蘭茲曼說,“你只是需要花一些工夫把它找回來。”

我們通常會體會“嬰兒期失憶”,記不住嬰兒期的事情。關於這種現象有諸多解釋。格蘭茲曼認同1987年一位德國心理學家的理論:嬰兒期的記憶不會憑空消失,它們能在大腦層留下印記。

被阿爾茨海默病困擾的人則失去了找尋記憶的鑰匙。在記者採訪到的人中,一名男銷售員的祖父忘記了饑飽的概念。春節裡小夥下樓拿個快遞的功夫,老人不間斷吞下了30多個餃子,一邊吃一邊吐。一位女製片人的外婆不再記得家人,包括這個她曾經捧在手心裡的小姑娘。老太太多疑、易怒,為家裡的這麼多“陌生人”感到驚恐。“我只能由著她忘。”她對中國青年報·中青線上記者說。

格蘭茲曼覺得自己還算幸運,沒有親人經歷過這種痛苦。他熟知認知科學史上一位著名病人“H.M”。1953年,27歲的他因為手術而大腦受損,無法擁有長期記憶,“甚至比不上一條金魚”。

“沒有記憶你不算活著。”格蘭茲曼說“你只是暫時存在。”

“H.M”的大腦被研究了50年,人類開始瞭解記憶的功能和結構。如今的記憶研究是個巨大的領域,細微的分支伸展開來:長期記憶、短期記憶、概念記憶如“蘋果是紅的”、語義記憶如“蘋果是什麼意思”……人人都有一套辦法。

像格蘭茲曼這樣做動物實驗的有不少,他們探索出一系列經典記憶模型,其中一些彼此否定。蔡瑛在北師大師從薛貴教授,主要參與人類實驗。“不可能把人殺掉提取物質”,主要是給予刺激和引導,通過核磁共振觀察他們的大腦某處因活躍而亮起。

格蘭茲曼覺得自己比同類相食的蟲子那會兒已經有了巨大的進步。那時的人們知道RNA的存在但並不瞭解,好像蒙著眼睛做實驗,難免失敗。他這一代則受益於遺傳生物學的長足發展,已經明白RNA的工作機制和分類。格蘭茲曼認為,並非所有RNA都承擔儲存記憶工作,非編碼的那些才有此功能。

他覺得那不是一條死路,只是那時“條件不成熟”。

他希望未來能夠借助RNA找回失去的記憶。另一方面,通過逆轉喚醒記憶的過程,讓PTSD患者和其他因為壞記憶無法正常生活的人們能成功封存它們。

路還很長,格蘭茲曼需要進一步的動物實驗和培養皿觀察,確定海兔複製防禦反應背後的機制。最終搞清楚這些小動物的RNA是如何攜帶和儲存記憶的。

更麻煩的是,人類大腦擁有1000億個神經元,其作用機制的複雜性與海兔不可相提並論。

迄今為止,沒有科學家能確定:記憶的本質究竟是什麼。

每一年年終蔡瑛翻閱《自然》雜誌,都會在世界百大未解之謎裡發現這個問題。沒有被全部人公認的模型,也沒有完全統一的理論。

RNA儲存長期記憶目前仍是一個新假說。格蘭茲曼只能一步一步走。做一個少數派,他有不安,怕自己確實弄錯了。但他把這些情緒打包藏好,讓它們沉睡在RNA裡——如果他是正確的話。

他如今最期待的是有更多人重複自己的實驗。如此,這個方向就能獲得更多的重視。面對5年一次的國家基金委員會審查,他才能不那麼艱難地拿到錢進行下一步工作。

治療重症似乎遙遠,他也不相信真會有人憑藉這門技術轉移記憶長生不老。他甚至懷疑,當人類終於搞清楚記憶是什麼時,我們的地球已經不在了,大家全體移民外星——人類對宇宙的瞭解似乎會比對記憶的瞭解更深。

“我們的大腦比黑洞複雜多了。”格蘭茲曼說,“它精巧、複雜、又脆弱。”

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