如果說(shuō)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(shí)和情緒的樞紐。在生物學(xué)上，心臟和大腦的運(yùn)行機(jī)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(jī)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(jiǎng)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(chǔ)的神經(jīng)機(jī)制中取得突破的研究歷程，同時(shí)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(shí)到，許多看起來(lái)很抽象的事情，比如學(xué)習(xí)過(guò)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(jī)制來(lái)解釋和驗(yàn)證。大腦的運(yùn)作過(guò)程不再是一個(gè)徹底封閉的黑匣子，它的工作機(jī)制正在被人類逐漸揭開。
記憶是如何改變大腦的？
常聽人說(shuō)，你的氣質(zhì)里藏著你看過(guò)的書、走過(guò)的路和愛(ài)過(guò)的人。人的閱歷會(huì)在大腦里形成新的記憶，肯定給人帶來(lái)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(shí)實(shí)在在的生物學(xué)上的改變。
通俗地說(shuō)，新的記憶會(huì)改變你的大腦。如果你學(xué)會(huì)一首新歌，或者認(rèn)識(shí)了一個(gè)新事物，你的大腦會(huì)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(gè)神經(jīng)元的軸突，要與另一個(gè)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(gè)特定的區(qū)域，就叫做突觸。而記憶對(duì)大腦的改變，就體現(xiàn)在突觸上。
記憶又可以分為短時(shí)記憶和長(zhǎng)時(shí)記憶。假如朋友讓你臨時(shí)記住一個(gè)手機(jī)號(hào)，你在當(dāng)時(shí)的幾分鐘內(nèi)記住了，可過(guò)后就忘了，這種就是短時(shí)記憶。而我們從小背會(huì)的唐詩(shī)宋詞，可能一輩子都忘不了，這種就是長(zhǎng)時(shí)記憶。
短時(shí)記憶和長(zhǎng)時(shí)記憶對(duì)大腦造成的改變是不同的。具體來(lái)說(shuō)，短時(shí)記憶改變了突觸連接強(qiáng)度，而長(zhǎng)時(shí)記憶不僅能改變突觸連接強(qiáng)度并讓它持續(xù)的時(shí)間更久，還會(huì)產(chǎn)生新的突觸。埃里克·坎德爾通過(guò)在海兔身上的實(shí)驗(yàn)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(shī)，你可能花個(gè)幾分鐘就當(dāng)場(chǎng)記下來(lái)了，但是一周或者一個(gè)月后，你就把它忘了。這時(shí)形成的是短時(shí)記憶，你的大腦里用于記憶這首詩(shī)的突觸連接被增強(qiáng)了，但不能持續(xù)很久。假如你每天花幾分鐘來(lái)復(fù)習(xí)這首詩(shī)，堅(jiān)持很長(zhǎng)一段時(shí)間，讓大腦對(duì)這首詩(shī)形成長(zhǎng)時(shí)記憶，這樣，不但大腦中的突觸連接增強(qiáng)了，還產(chǎn)生了新的突觸連接，就會(huì)把這首詩(shī)記得更長(zhǎng)久。很明顯，形成長(zhǎng)時(shí)記憶的學(xué)習(xí)效果更好。重復(fù)能幫助短時(shí)記憶轉(zhuǎn)化為長(zhǎng)時(shí)記憶，堅(jiān)持有規(guī)律的重復(fù)，能鞏固長(zhǎng)時(shí)記憶。
當(dāng)然，以上說(shuō)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(shī)，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(zhǎng)時(shí)記憶的形成過(guò)程。
進(jìn)化中的生物機(jī)制是保守的
前面提到過(guò)，埃里克·坎德爾通過(guò)在海兔身上進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，揭開了形成記憶的生物機(jī)制。而書中其他生物課題的科學(xué)研究也會(huì)以小鼠、果蠅等生物為研究對(duì)象。這就難免讓人產(chǎn)生一個(gè)疑問(wèn)：在這些跟人類看起來(lái)差距很大的動(dòng)物身上做實(shí)驗(yàn)，所得出的結(jié)果，在人類身上同樣正確么？
其實(shí)，表面上看起來(lái)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(lái)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(guò)，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(shí)驗(yàn)的動(dòng)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(jī)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(guò)，進(jìn)化中的生物機(jī)制是很保守的。這種保守體現(xiàn)在兩個(gè)方面。
首先，一些有效的基礎(chǔ)生物機(jī)制是人類和許多其他動(dòng)物共有的。比如人類和動(dòng)物都具有的學(xué)習(xí)能力。雖然人類可以學(xué)會(huì)復(fù)雜的知識(shí)技能，而動(dòng)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(huì)發(fā)現(xiàn)，這些生物層面的運(yùn)作機(jī)制是人類和許多動(dòng)物所共有的。拿記憶來(lái)說(shuō)，實(shí)驗(yàn)證明，短時(shí)記憶的細(xì)胞機(jī)制、長(zhǎng)時(shí)記憶開關(guān)的CREB調(diào)節(jié)蛋白，這些在幾種不同動(dòng)物中都是一樣的。有效的生物機(jī)制對(duì)高等動(dòng)物和低等動(dòng)物一視同仁，在不同種類的動(dòng)物身上都發(fā)揮作用。
另外，進(jìn)化過(guò)程常常是把已有的生物機(jī)制拿來(lái)，活用到新用途上，而不是每次都進(jìn)化出全新的生物機(jī)制來(lái)解決新問(wèn)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(lái)支持記憶的”，神經(jīng)元傳遞新號(hào)的機(jī)制是通用的，只是在記憶形成的過(guò)程中這種機(jī)制也派上了用場(chǎng)。埃里克·坎德爾進(jìn)一步說(shuō)道，“進(jìn)化并不是一個(gè)原創(chuàng)設(shè)計(jì)師，它不會(huì)發(fā)明一套全新的方案來(lái)解決新問(wèn)題。進(jìn)化是一個(gè)修補(bǔ)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(shuō)，在生物的進(jìn)化過(guò)程中，原有的生物機(jī)制通過(guò)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(jī)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(zhǎng)的進(jìn)化過(guò)程中保留下來(lái)的基礎(chǔ)生物機(jī)制不但有效而且非常有潛力，是禁得起長(zhǎng)久的進(jìn)化過(guò)程考驗(yàn)的。
腦科學(xué)知識(shí)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(shí)的醫(yī)學(xué)應(yīng)用。這是個(gè)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(lái)福音。這是腦科學(xué)帶給人類的新希望。
但是，鑒于大腦的運(yùn)作復(fù)雜程度，這些研究成果是否經(jīng)過(guò)了充足的醫(yī)學(xué)論證和實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)，是否能安全投入臨床治療，都需要經(jīng)過(guò)科學(xué)合理的程序驗(yàn)證。只有成熟、安全、可靠的藥物方案才應(yīng)該被允許投入實(shí)際應(yīng)用中。這是所有藥物都應(yīng)該通過(guò)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(wú)效的。更多的時(shí)候，藥物被用來(lái)輔助心理治療過(guò)程，增強(qiáng)治療效果。
另一方面，在對(duì)腦科學(xué)研究成果的應(yīng)用時(shí)，可能還需要經(jīng)過(guò)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(yùn)用在人類身上，也會(huì)引起“人類是否要扮演上帝”的倫理爭(zhēng)議。腦科學(xué)知識(shí)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(wú)止境》這部電影就討論了相似的問(wèn)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(duì)強(qiáng)大效力的技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，就越要通過(guò)社會(huì)責(zé)任和倫理道德的考驗(yàn)。腦科學(xué)知識(shí)的應(yīng)用同樣如此。畢竟大腦關(guān)系到智識(shí)和心理等復(fù)雜問(wèn)題，對(duì)腦科學(xué)的未來(lái)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
