定制记忆与思维|心灵的未来

即使我们的大脑十分简单，容易理解，我们也还没有足够的智力去理解它。

——佚名

尼奥是救世主。只有他能带领落魄的人类战胜机械人。只有尼奥能打败黑客帝国，他在我们的大脑中植入虚假记忆，以此手段来控制我们。

保卫黑客帝国的邪恶特工最后把尼奥逼到角落，这已经成为电影《黑客帝国》中的经典一幕。似乎，人类最后的希望即将破灭。但在此之前，尼奥的脖颈上植入了电极，可以即时把武术技能下载到大脑中。只用了几秒钟，尼奥就变成了跆拳道大师，用令人窒息的飞腿和精准的拳击把特工打倒。

在《黑客帝国》中，可以简单地在大脑中植入电极，然后按动“下载”按钮，就能学会跆拳道黑带高手的精湛技艺。也许有一天，我们也能下载记忆，这可以大大提升我们的能力。

但是，如果我们下载到大脑的记忆是虚假的，这时会发生什么呢？在电影《全面回忆》（Total Recall）中，阿诺德·施瓦辛格（Arnold Schwarzenegger）的大脑中被植入了虚假记忆，使他分不清现实和虚幻。在电影的最后，他在火星上勇敢地与坏人作战，但他突然发现自己就是这群坏人的领袖，而在记忆中自己却是守法的普通公民，这些记忆全是虚构的，这使他感到震惊。

好莱坞电影喜欢采用这些令人着迷而又虚幻的人工记忆的故事。当然，在今天的技术条件下这些都不可能实现。但我们可以预见到，有一天，也许在几十年后，人工记忆真的能够植入人的大脑。

与菲尼亚斯·盖奇（Phineas Gage）的病例一样，亨利·古斯塔夫·莫莱森（Henry Gustav Molaison，在科学界被简称为HM）的病例在神经学界也引起了轰动。在认识海马体对记忆生成的作用方面，由该病例得到了许多根本性的突破。

9岁时，HM（亨莫）在一次事故中头部受到损伤，造成虚弱性痉挛。他于1953年25岁时作了手术，成功地缓解了这种症状。但医生错误地切除了部分海马体，从而引发了另外一个问题。最初，HM看起来十分正常，但很快人们发现他出了大问题：他不能保持新记忆。他总是生活在当下，一天多次用同样的话语与相同的人打招呼，就好像他第一次见到这些人一样。任何事情在他的记忆中只能保持几分钟，然后就消失了。与电影《土拨鼠日》（Groundhog Day）中的比尔·默里（Bill Murray）一样，HM只能不断重复相同的一天，一次又一次，直到他的生命终结。但与比尔·默里的角色不同，HM无法回忆起之前不断重复的事情。不过，他的长期记忆相对完整，能够记起手术前的生活。但由于缺少能够发挥作用的海马体，HM无法记录下新的经历。比如，当他照镜子时，他会感到恐惧，因为他看到了一个老人，但在他的记忆中自己只有25岁。值得庆幸的是，这种恐惧的记忆也会很快消失得无影无踪。在某种意义上，HM与只有Ⅱ级意识的动物相似，它们都无法回忆起刚刚过去的事情，也无法模拟未来。由于缺少功能完好的海马体，他从Ⅲ级意识下降到了Ⅱ级意识。

今天，神经科学的进步已经清楚地告诉我们，记忆如何形成，如何保存，然后如何调取。哈佛大学神经科学家斯蒂芬·科斯林（Stephen Kosslyn）博士说：“这一切都在过去几年内得以解开，这要归功于两类科技的进步：计算机技术和现代大脑扫描技术。”

我们知道，感官信息（例如，视觉、触觉和味觉）首先必须通过脑干到达丘脑，丘脑的作用近似于中继站，它把信号送到大脑中的不同感官脑叶，在那里这些信号得到评估。被加工后的信息传输到前额叶皮层，由此进入我们的意识，形成我们所说的短期记忆，这大约要几秒钟到几分钟。（见图11。）

图11　记忆生成的路径：感官得到的脉冲经过脑干，到达丘脑，然后输送到各个皮层，最后到达前额叶皮层。最后，这些信息传送到海马体，形成长期记忆。

这些记忆要储存较长时间还须通过海马体，在那里被分门别类。海马体把这些记忆片段分送到各个皮层，而非像录音机或硬盘那样把所有信息储存在同一区域。（这种储存记忆的方式事实上要比序列储存更为有效。如果人类记忆以序列的方式储存，就像电脑储存那样，那么就需要大量的记忆储存空间。实际上，未来的数字储存系统也很可能采取人类大脑的储存方式，而非序列化地储存信息。）例如，情感记忆储存在杏仁核，而词汇储存在颞叶。此外，颜色以及其他视觉信息由枕叶收集，触觉和运动感觉坐落在顶叶。到目前为止，科学家已经识别出20多种记忆，分别储存在大脑的不同部位，这包括水果和蔬菜、植物、动物、身体各部位、颜色、数字、字母、名词、动词、专有名词、人脸、脸部表情和不同的情感以及声音。

单个记忆，比如在公园中的一次散步，就包含被分解为不同种类的信息，储存在大脑的不同部位，但只要再现这个记忆的一个方面（例如，刚刚割过的青草味道）就能使大脑立即把所有记忆片段汇集起来，构成一个完整的回忆。所以，记忆研究的最终目标是解答当我们回忆某一个经历时，这些分散的记忆片段如何重新集合在一起。这被称为“整合问题”（binding problem，又称“捆绑问题”），对这个问题的回答可以解释有关记忆的很多难题。例如，安东尼奥·达马西奥（Antonio Damasio）博士分析了一些中风患者，他们无法识别某一种记忆，虽然他们能够回忆起所有其他事情。这是因为，中风只影响大脑的某一特定区域，而这个区域就是该类记忆储存的地方。

我们的记忆和经历都十分个人化，这使得整合问题更为复杂。记忆可能是因人而异的，所以一个人的记忆种类可能与另一个人的记忆种类并无关联。例如，品酒师可能对于各种味道的细微差异有着很多种记忆，而物理学家可能对某些方程又有着其他种类的记忆。这些种类毕竟是经验的副产品，不同的人因此会有不同的记忆种类。

解决整合问题的一种新方法是利用整个大脑中的电磁往复振动振荡，这种振动每秒钟大约发生40次，脑电波扫描可以捕捉这种信号。记忆片段能够以非常准确的频率发生振动，并刺激储存在大脑另外一个地方的记忆片段。之前，人们认为记忆储存在彼此相近的地方，但这种新理论告诉我们，记忆并非通过物理方式连接，而是通过时间的方式连接：它们一同发生振动。如果这个理论是正确的，这就意味着整个大脑在不断进行电磁振动，它把大脑的不同区域连接起来，通过这种方法重构整个记忆。因此，海马体、前额叶皮层、丘脑以及不同皮层之间的信息流可能并不是通过神经的。有些信息流可能以共振的方式连接不同大脑区域。

不幸的是，HM（亨莫）在2008年去世了，享年82岁，这时科学仍未能带来可以给他提供便利的震惊世界的发现：我们无法制造出人工海马体，然后把记忆植入他的大脑。这些东西近乎科学幻想，但维克森林大学和南加州大学的科学家们在2011年创造了历史，他们记录下老鼠的记忆，并把它转换为数字形式储存在电脑里。这是一种原理性证明实验，他们的工作表明，下载记忆的梦想有一天也许会成为现实。

最初，把记忆下载到大脑中的想法本身看起来都近乎痴人说梦，因为我们看到，记忆的产生涉及对不同感觉经验的加工，然后储存在位于新皮层和边缘系统的多个区域。但我们从HM的病例中看到，所有记忆都要经过同一区域，才能转化为长期记忆，这就是海马体。这个研究小组的带头人，南加州大学的西奥多·伯杰（Theodore Berger）博士说：“如果我们无法从海马体中得到答案，那么从其他地方肯定也无法得到答案。”

维克森林大学和南加州大学的科学家们首先对大脑扫描数据进行观察，他们发现在老鼠的海马体中至少有两组神经元，分别称为CA1（海马1）区和CA3（海马3）区，在老鼠学会新技能时它们之间发生信息交换。科学家们训练老鼠按顺序按下两个键，然后可以喝到水，他们研究了相关发现，并试图解开其中的信息。但最初的结果令人迷惑，因为这两组神经元之间的信号似乎没有规律可循。但在监测这些信号上百万次之后，他们最终明确了哪些电输入对应哪些电输出。他们在老鼠海马体中植入探针，以此记录下老鼠学会依次按下按键时CAl区和CA3区之间的信号。

之后，科学家为老鼠注射了一种特殊的化学品，使老鼠忘记已经学会的技能。最后，他们把记录下的记忆重新植入同一只老鼠的大脑。令人惊奇的是，有关这项技能的记忆又恢复了，这只老鼠可以成功地实施原先的技能。从本质上讲，他们制造了一个具有复制数字记忆能力的人工海马体。伯杰博士说：“打开开关，动物就能获得记忆；关上它，记忆就消失了。这是非常重要的一步，因为把所有片段整合在一起，这还是第一次。”

美海军作战部对这项研究提供了资助。作战部部长办公室的乔尔·戴维斯（Joel Davies）说：“用植入的方法增强人的能力，这种技术已经上路了。实现它只是时间问题。”

由于重任在肩，这个研究领域的发展十分迅速，这毫不奇怪。2013年，又出现了另外一项突破，这次是在麻省理工学院。科学家们不仅实现了在老鼠的大脑中植入普通记忆，而且实现了植入虚假记忆。这意味着，有一天，有关未发生过的事件的记忆也可以植入人的大脑，这对教育和娱乐等领域来说有着深刻的影响。

麻省理工学院的科学家使用了一种叫做光遗传学的技术（我们会在第8章继续讨论这项技术），它可以对特定的神经元进行照射，使其激活。利用这种强大的技术，科学家能够识别出对特定记忆而言是哪些特定的神经元在起作用。

比如说，一只老鼠进入房间，然后被电击。我们可以分离出承受这个痛苦记忆的神经元，并通过分析海马体把它记录下来。然后，把这只老鼠放进一间完全不同的房间里，它在那里绝对安全。打开光源照射在光纤维上，我们就可以用光遗传学技术激活那次电击的记忆，老鼠会做出恐惧的表现，而这个房间却是完全安全的。

麻省理工学院的科学家用这种方法不仅实现了植入普通记忆，而且可以植入从未发生过的事件的记忆。将来有一天，负责教学的人可以用这项技术训练工人，把有关新技能的记忆植入他们的大脑，而好莱坞也可以开发出完全不同的娱乐形式。

目前，人工海马体还处在原始阶段，每次只能记录下单个记忆。但这些科学家计划提升人工海马体的复杂性，使其能够储存多种记忆，可以应用于不同动物，最后达到可以记录猴子的记忆。他们还计划把这项技术无线化，用微弱的无线电取代导线，这样就能遥控下载记忆，而不必把笨重的电极植入大脑。

由于海马体关系到人类记忆处理的方方面面，科学家们认为，人工海马体在治疗中风、痴呆、阿尔茨海默氏症，以及其他一系列涉及大脑该区域损伤或恶化的症状方面有非常大的潜力。

当然，要实现这一点还要越过很多障碍。虽然自HM的病例以来我们对海马体有了许多了解，但它仍然像一个黑匣子，它的内部工作机理基本上还不为人所知。因此，我们无法从零开始建构记忆，只能在完成处理与一项任务相关记忆之后，把这个记忆记录下来，然后进行重现。

研究灵长类动物，尤其是人类的海马体会更加困难，因为他们的海马体更大更复杂。第一步是绘制精细的海马体神经图。这需要把电极放到海马体的各个部位，记录下不同区域间不断交换的信号。这样，我们就能构建在海马体中连续运行的信息流。海马体主要包括四个部分，从CA1～CA4（海马1区至海马4区），科学家必须记录下在它们之间进行交换的信号。

第二步是让受试者执行某种任务，然后由科学家记录下在海马体各区域流过的脉冲，从而记录下记忆。例如学习某项技能的记忆，比如从一个铁环中间跳过，会在海马体中引起电活动，我们可以记录下这种活动，并对它进行细致地分析。然后，我们就能得到一部何种记忆对应何种海马体信息流的辞典。

最后是翻录这个记忆，把这种电信号通过电极传递给另一个受试者的海马体，以观察这个记忆是否上传成功。受试者可以用这种方式学会从铁环中跳过，虽然它自己之前并没有这么做过。如果成功，科学家就会逐渐建立起包含各种具体记忆副本的图书馆。

最终过渡到人类记忆的研究可能要几十年的时间，但我们可以预见那时会是怎样一种情景。未来，我们可能会专门聘请一些人为我们制造某种记忆，比如一个奢侈的假期或一场虚构的战争；可能会把纳米电极植入大脑的不同部位，以记录记忆。这些电极一定十分微小，它们不会影响记忆的合成。

从这些电极中输出的信息会通过无线的方式发送到计算机，并进行储存。之后，希望获得这些记忆的受试者可以把同样的电极植入他自己的海马体，这样这个记忆就植入了他的大脑中。

（当然，这个想法还有其复杂之处。如果我们要植入的是有关身体活动的记忆，比如武术，那么我们就要面对“肌肉记忆”的问题。举例来说，我们走路时，我们不会有意识地去思考先迈哪条腿。由于我们经常走路，而且从小就开始走路，它已经成了我们的第二天性。这说明，控制腿走路的信号可能并非完全来自海马体，还有可能来自运动皮层、小脑和基底神经节。未来，如果我们希望植入有关运动的记忆，科学家还要研究记忆用什么方式存储在大脑的其他部位。）

记忆的合成是十分复杂的事，但我们所讨论的方法采用了一种捷径：监听海马体中流过的信号，而感觉的脉冲信号已经在海马体中得到处理。但在《黑客帝国》中，记忆可以从脑后的电极直接上传到大脑中。这意味着，我们能够破译由眼睛、耳朵、皮肤等器官直接得到的原始的、未经处理的脉冲信号，这些信号由脊髓和脑干传递到丘脑。这比分析海马体中已被处理过的信息要复杂得多，困难得多。

为了理解从脊髓传到丘脑的未经处理的信息量，我们只需考察视觉一个方面，因为我们的很多记忆都以这种形式编码。人眼睛的视网膜上大约有1.3亿个细胞，分别为视锥细胞和视杆细胞。这两种细胞实时处理和记录来自周围世界的1亿位（Bits，即比特）的信息。

如此巨量的数据被收集之后，先传送到视觉神经，然后传送到丘脑，每秒传输900万位（Bits）。数据由丘脑再到达位于大脑后部的枕叶。这个视觉皮层执行艰巨的数据分析任务，它包含多个位于脑后部的部位，每一个都专门负责一项特定的技能。这些部位分别标记为V1～V8。

值得注意的是，被称为V1（初级视皮层）的区域就像屏幕一样，它能够在大脑后部建立起与原始图像十分相似的图像。这个图像有着与原始图像令人吃惊的相似度，不过眼睛的中心，即眼凹，在V1中占据的面积更大（因为眼凹所包含的神经元最为集中）。因此，在V1上呈现的图像并不是图景的精确复制，而是发生了扭曲，图像的中心部分占据了大部分空间。

除V1外，枕叶的其他区域分别处理图像的不同内容，这包括：

对于视觉，人们已经识别出30多种不同的神经回路，但很可能还有很多。

信息从枕叶传送到前额叶皮层，这时你就能完全“看到”图像，并形成短期记忆。接着，信息传送到海马体，在那里得到处理，并储存最长24小时。之后，这个记忆被分解，分布到不同的皮层去储存。

这个例子的意义在于，我们认为毫不费力的视觉事实上需要几十亿个神经元按照顺序释放，每秒传输几百万位（Bits）的信息。而且，别忘了我们从5个感觉器官接收信号，而且每种信息都伴随着情感。这些信息都要在海马体得到处理，才能构建对一个图像的简单记忆。目前，没有任何一种机器能够达到如此复杂的程度，所以，复制这一过程对于那些想制造人类大脑的人工海马体的科学家来说是一个巨大的挑战。

如果仅对一个感官的记忆进行编码都涉及如此复杂的过程，那么我们是如何进化出用长期记忆储存大量信息的能力呢？^[3]在大多数情况下，动物的行为受本能的控制，这似乎用不到长期记忆。但正如加利福尼亚大学欧文（尔湾）分校的神经生物学家詹姆斯·麦高（James McGaugh）博士所说：“记忆的目的是为了预测未来。”这个说法引出了一种很有意思的可能性。也许，进化出长期记忆是因为它有助于模拟未来。换句话说，我们之所以能记住久远的过去，是出于模拟未来的需要，是为了获得模拟未来所带来的好处。

的确，华盛顿大学的科学家所进行的大脑扫描表明，唤起记忆所用到的大脑区域与模拟未来的大脑区域相同。具体而言，在一个人规划未来事件以及回忆过去时，背外侧前额叶皮层和海马体之间的连接都同时点亮。在某种意义上，大脑是在试图“回忆未来”，在关于过去的记忆的基础上，确定未来事件的演变进程。这也可以解释失忆症患者（如HM）的有关现象：他们通常无法预想自己在未来的行为，甚至下一天的行为都无法预见。

华盛顿大学的凯思琳·麦克德莫特（Kathleen McDermott）博士说：“你可以把它看成一种心灵上的时间旅行——把有关我们自己的思想投射到过去或投射到未来。”她还说道，这项研究是“对于记忆在进化中的作用的一个尝试性解答，这个问题长期以来一直没有解决。我们能够生动精细地回忆起过去的原因，可能是这个过程对于我们预想未来情境下的自己十分重要。这种预见未来的能力在人类适应环境方面有着明显的意义”。对于动物而言，记忆过去基本上是一种宝贵资源的浪费，因为它们几乎没有从中获得什么好处。然而，对于人类而言，在过去的教训的基础上模拟未来是人类进化出智能的重要原因。

2012年，维克森林大学浸信会医学中心和南加州大学，制造了老鼠人工海马体的科学家公布了一项更具深远意义的实验。这一次，他们不是记录老鼠海马体中的记忆，而是复制了灵长动物更为复杂精密的大脑皮层的思维过程。

他们用了5只猕猴，把微小的电极插入猴子的L2/3和L5这两层皮层中，然后，记录下猴子学习技能时这两层之间交换的神经信号。（这个技能是让猴子看一组图画，如果猴子能从很多图画中找出之前看到的图画，就给予奖励。）经过训练，这些猴子完成这项任务的成功率达到75％。但在进行这项实验时，如果科学家把记录下的信号重新输入进猴子的大脑皮层，它们的表现就会提升10％；而当猴子沉湎于某种化学物质，会使它们的表现下降20％。如果把记录下的信号传入皮层，它们的表现超过了普通水平。虽然这里用到的样本容量很小，而且表现上的提升也很微弱，但这项研究仍然说明，科学家所作的记录准确地把握了皮层的决策机制。

由于这项研究用的是灵长类动物，而非老鼠，研究的是皮层，而非海马体，因此它对于针对人类的实验有着重要的意义。维克森林大学的山姆·A．戴德维勒（Sam A．Deadwyler）博十说：“整个研究的想法是，这个设备会得到某种输出模式，可以绕开受损区域，从而成为大脑中的另一种连接路径。”这个实验对于新皮层受损的病人可能有用：这个设备可以完成受损区域的思维功能，就像拐杖的作用一样。

还应该指出，人工海马体和人工新皮层只是第一步。最后，我们还会制造出大脑的其他部位的人工配对物。例如，以色列特拉维夫大学的科学家已经为一只老鼠制造出人工小脑。小脑是爬行动物大脑中不可缺少的部分，控制我们的平衡和其他基本身体功能的关键部位。

通常，对着老鼠的脸喷出一股气流，它会眨眼。与此同时，如果有声响，我们就可以训练这只老鼠听到这种声响时就会做出眨眼的反应。以色列科学家的任务就是要制造出可以完成这项任务的人工小脑。

首先，科学家们记录下老鼠感受到气流并听到声音时进入脑干的信号。然后，处理这些信号，把信号发送到脑干的另一个部位。与预期相同，这些老鼠在接收到信号时做出了眨眼的反应。这不仅是科学家第一次制造出功能完好的人工小脑，而且是人工小脑第一次从大脑的一个部位接收信息，然后处理，最后上传到大脑的另一个部位。

埃塞克斯大学的弗朗西斯科·塞普尔维达（Francesco Sepulveda）在评论这项工作时说道：“这项研究说明，我们在制造大脑回路以替代受损大脑区域方面，甚至用人工回路提升健康大脑的能力方面，已经取得了多大进展。”

他还看到未来人工大脑的巨大潜力，他补充道：“我们距离这个目标可能还要几十年，但我猜测在本世纪结束之前，我们就可以制造出像海马体或视觉皮层这样结构清晰的人工合成大脑部位。”

鉴于整个研究的复杂性，我们在制造人工大脑方面所取得的快速进步是令人瞩目的，但这仍然是一场与时间的赛跑，因为我们的公共卫生体系面临着巨大的威胁，同时，老年痴呆症患者的神经功能在日渐衰退。

有人认为老年痴呆症（阿尔茨海默氏疾病）可能是世纪之病。目前有530万美国人患有老年痴呆症，预计这个数字到2050年会达到目前的4倍。在65～74岁的人群中，有5％患有该症，而在85岁以上人群中，超过50％的人患有该症，而他们并没有表现出明显的致病因素。（1900年时，美国人的平均寿命是49岁，那时老年痴呆症并不是很严重的问题。但现在，80岁以上人群已经是美国人口结构中增长最快的群体。）

早期老年痴呆症中，大脑中负责处理记忆的海马体开始衰退。大脑扫描的确表明，老年痴呆症患者的海马体发生萎缩，同时，前额叶皮层与海马体之间的连接也开始变弱，使得大脑无法恰当处理短期记忆。分布在大脑各个皮层的长期记忆相对来说没有受到影响，至少最初是这样。这就产生了这样的情况：你可能记不起几分钟之前刚刚做过的事，但却能清楚地回忆起几十年前发生的事。

最后，病情会进一步发展，直至最基本的长期记忆也遭到破坏。患者无法认出自己的儿女或配偶，也不知道自己是谁，甚至会进入昏迷性的植物人状态。

不幸的是，人们最近才刚刚开始认识到老年痴呆症的基本机理。2012年这方面取得重大突破，研究显示，老年痴呆症的形成源于τ淀粉样蛋白质的合成，而这种蛋白质会加速β淀粉样蛋白质的合成。β淀粉样蛋白质是一种黏稠的胶状物质，会堵塞大脑。（之前，人们并不清楚老年痴呆症是不是由这些斑块造成的，也不清楚这些斑块是不是一种更具本质性的病症的副产品。）(www.xing528.com)

很难用药物对这些淀粉样蛋白质斑块进行针对性治疗，因为它们很可能由“朊病毒”（prions）构成，朊病毒是一种畸形的感染性蛋白质分子。虽然朊病毒不是细菌，也不是病毒，但它们具有自我复制的特性。从原子的角度看，一个蛋白质分子就像由多个布满原子的条带连接在一起组成的杂草丛。这些杂乱的原子正确地折叠才能把蛋白质固定为合适的形状，发挥恰当的功能。朊病毒就是发生错误折叠的畸变蛋白质。更为糟糕的是，当它们撞入正常蛋白质中时，它们也会使这些蛋白质的折叠发生异常。因此，一个朊病毒会产生一大片畸变的蛋白质，从而催生链式反应，使几十亿个蛋白质受到侵害。

目前，还没有方法抑制老年痴呆症的持续恶化。然而，既然人们正在解开老年痴呆症的基本机理，那么很有希望的一种方法就是制造出专门针对这些畸变蛋白质分子的抗体或疫苗。另外一种方法是为患者提供人工海马体，这样就能恢复他们的短期记忆。

还有一种方法，我们可以采用基因工程直接提升大脑制造记忆的能力。也许，有些基因可以提升我们的记忆力。记忆研究的未来可能在“智能老鼠”之中。

1999年，约瑟夫·钱（Joseph Tsien）博士与来自普林斯顿大学、麻省理工学院和华盛顿大学的同事们发现，给老鼠增加一个额外基因会极大地提升老鼠的记忆力和能力。这些“智能老鼠”可以更快地走出迷宫，更好地记住事件，在各种各样的测试中都比其他老鼠表现得更好。人们把这些老鼠称为“老鼠杜奇”（Doogie mice），名字取自电视剧《天才小医生》（Doogie Howser，M．D．）中一个早熟的人物，杜奇·豪斯。

钱博士先分析了NR2B基因，它像开关一样控制着大脑把事件关联起来的能力。（科学家们知道这一点，是因为在老鼠身上，当这个基因受到压制或无效时，老鼠就失去了这种关联事件的能力。）所有学习都取决于NR2B基因，因为它控制着海马体中记忆细胞之间的交流。钱博士首先培育了一种缺少NR2B基因的老鼠，它们表现出记忆损伤和学习障碍。之后，他培育出另一种老鼠，它们比正常老鼠携带的NR2B基因要多。他发现这批新老鼠有着出众的智力。把老鼠放到盛满水的浅盘中，迫使它们游泳时，普通老鼠会到处乱游，它们忘记了几天前水下藏有一个平底。然而，智能老鼠第一次就直接找到了藏在水下的平底。

之后，研究者在其他实验中确认了这些结果，并且培育出更智能的老鼠。2009年，钱博士发表了一篇论文，宣布培育出另外一种智能老鼠，称为“哈卜杰”（Hobbie-J，名字取自中国卡通人物）。哈卜杰对新事物的记忆比之前的转基因智能老鼠要长3倍。钱博士说：“这印证了NR2B基因作为记忆合成统一开关的想法。”研究生王德恒（Deheng Wang）说：“这就像把迈克尔·乔丹变成超级迈克尔·乔丹。”

不过，即便这种新的老鼠品种其记忆也有其极限。要这些老鼠向左转或向右转以获得巧克力作为奖励时，它们能够记下正确路径，保持记忆的时间要比普通老鼠长得多，但5分钟过后，这些老鼠也会遗忘。钱博士说：“我们无法把它变成一位数学家。毕竟，它们只是老鼠。”

也应指出，这些智能老鼠品种中有一些比起普通老鼠来十分胆小。有些人猜测，随着记忆力变得太强，你也会记住所有失败和痛苦，这会使你犹豫不前。所以，记住太多东西也有潜在的不好的一面。

作为下一步，科学家希望能把这个研究结果推广到狗，因为它与人类有着很多共同的基因。最后，也许会推广到人。

科学家对记忆基因的研究并不只限于NR2B一个基因。在另外一系列具有开创性的实验中，科学家培育出一种果蝇和一种老鼠，其中果蝇拥有“照相式记忆”，而老鼠具有失忆症。这些实验最后可能会解开有关我们长期记忆的很多奥秘，比如，为什么考试前突击学习不是很好的学习方法，为什么我们会记住饱含着我们情感的事件。科学家已经发现两个十分重要的基因：CREB活化基因（刺激神经元之间新连接的合成）和CREB抑制基因（抑制新记忆的形成）。

冷泉港实验室的杰瑞·殷（Jerry Yin）博士和蒂莫西·塔利（Timothy Tully）博士一直在用果蝇做很有趣的实验。要使果蝇学会一种技能（例如，识别一种气味，躲避一次攻击）一般要进行10次尝试。额外携带CREB抑制基因的果蝇根本无法形成持续性记忆，但真正令人惊叹的是额外携带CREB活化基因的果蝇。它们只要一次就能学会一项技能。塔利博士说：“这说明这些果蝇拥有过目不忘的能力。”他认为，这些果蝇就像一类学生，他们可以“把一本书的某一章读一遍，就把内容印在脑子里，然后告诉你答案在274页第3段”。

这个效果不仅限于果蝇。冷泉港实验室的阿尔西诺·席尔瓦（Alcino Silva）博士用老鼠做实验，他发现CREB活化基因有缺陷的老鼠基本上无法形成长期记忆，它们都得了失忆症。但即便是这些老鼠，如果对它们进行短课时的训练，中间让它们休息的话，也能学得一些东西。科学家提出理论，认为大脑中存在固定量的CREB活化基因，它限制了我们在给定时间内能够学到的知识的量。如果我们在考试前突击学习，我们会很快用完CREB活化基因，除非我们休息一下，让CREB活化基因恢复，否则我们将无法再继续学习。

塔利博士说：“我们现在可以从生物学上解答为什么突击学习没有用。”准备考试的最好方法是每天定期在大脑中复习学过的内容，直到这些内容成为长期记忆的一部分。

这还能解释为什么饱含情感的记忆如此逼真，可以持续数十年。CREB抑制基因就像一个过滤器，能够过滤掉无用的信息。但如果一个记忆与强烈的情感相关联，那么它就能去除CREB抑制基因，或者提升CREB活化基因的水平。

我们可以期望，将来在记忆基因的基础研究方面会有更多突破。形成大脑的巨大能力所需的基因可能不是一个，而是一种复杂的基因组合。人类基因图谱上也会有与这些基因相对应的基因，因此，这清楚地预示着我们也可以用基因控制的方法提升自己的记忆和大脑能力。

不过，不要认为你很快就能提升大脑能力。还有很多障碍等待跨越。第一，我们不清楚这些研究结果是否能适用于人类。很多时候，对老鼠有用的疗法并不能很好地应用到人类身上。第二，即使这些结果对人类适用，我们并不知道它们会带来怎样的影响。例如，这些基因可能会改善我们的记忆力，但不会改变我们的整体智力。第三，基因疗法（即，修复破损基因）比先前设想的要困难得多。能用这种方法治疗的基因疾病非常少。即使科学家使用无害的病毒把“好”基因传染给细胞，人体还是会产生抗体攻击这些侵入者，这常常会使治疗无效。植入基因提升记忆力可能会有同样的遭遇。（另外，几年前一位病人在宾夕法尼亚大学接受基因治疗时死亡，这使基因治疗领域遭到重大挫败。因此，修改人类基因的工作面临着很多道德问题，甚至是法律问题。）

因此，对人类试验的进展要比动物试验慢得多。然而，我们还是能预见到有一天这种疗法可以得到完善，成为现实。用这种方法改变我们的基因只需在手臂上打上一针，这样，一个无害的病毒就会进入血液，进而感染正常的细胞，把基因注射其中。这种“智能基因”一旦成功地融合到我们的细胞中，就会活跃起来，释放出影响海马体和记忆合成的蛋白质，提升我们的记忆力和认知能力。

如果植入基因太过困难，还有另外一种方法，即把合适的蛋白质直接注入到人体中，这就绕过了基因疗法。我们不用打针，只要吃片药就行了。

这项研究的最终目的之一是制造出可以提升注意力，改善记忆，甚至是增强智力的“智力药片”。制药公司已经在试验几种似乎具有增强大脑功能的药物，如MEM 1003（记忆1003）和MEM 1414（记忆1414）。

科学家在动物实验中发现，长期记忆与酶和基因之间的相互作用有关。当学习开始，某些特定基因（如CREB基因）被激活时，它们释放出相应的蛋白质，一些神经通路由此得到加强。基本上，在大脑中循环的CREB蛋白质越多，长期记忆形成的速度越快。这个结果在对海洋软体动物、果蝇和老鼠的实验中得到印证。MEM 1414的主要属性是，它能够加速CREB蛋白质（环磷腺苷效应元件结合蛋白）的产生。在实验室试验中，年龄较大的动物服用MEM 1414之后其长期记忆的形成要明显快过控制组。

另外，科学家们已经开始着手研究形成长期记忆所涉及的准确生物化学基础，这既包括基因层面，也包括分子层面。一旦记忆形成的过程完全为人们所了解，我们就可以设计一些方法加速或加强这个关键的过程。不仅老年人和老年痴呆症患者会从这种“大脑增强”中获益，最终普通人也能从中获益。

老年痴呆症可以不分青红皂白地破坏记忆，如果想有选择地删除记忆，这可能吗？失忆症是好莱坞惯用的情节之一。在电影《谍影重重》（The Bourne Identity）中，老练的中央情报局特工杰森·伯恩（Jason Bourne，由马特·达蒙［Matt Damon］饰演）被发现漂浮在水池里，奄奄一息。他苏醒过来时发现自己严重失忆。在电影中，不断有杀手企图杀死他，但他不知道自己是谁，发生了什么事，也不知道他们为什么要杀他。唯一的线索是，他拥有不可思议的打斗能力，就像秘密特工一样。

有很多记录表明，遭受创伤（比如头部遭到击打）时会偶然诱发失忆症。但记忆能选择性地删除吗？在金·凯利（Jim Carrey）主演的电影《美丽心灵的永恒阳光》（Eternal Sunshine of the Spotless Mind）中，两个人在火车上偶遇，进而相恋。然而，他们十分惊讶地发现，他俩事实上在多年前就是恋人，但却失去了相关记忆。后来，他们才知道，他俩是在一次激烈的争吵之后花钱让一家公司抹去了彼此的记忆。显然，命运又给了他们一次相爱的机会。

电影《黑衣人》（Men in Black）把选择性失忆上升到全新的高度，其中威尔·史密斯（Will Smith）饰演由神秘组织领导的特工，这个组织使用“中和剂”（neuralizer）有选择地删除那些令人头疼的有关遭遇UFO和外星人的记忆。电影中甚至有一个按钮来控制要删除多少记忆。

这些故事都带来了刺激的情节和不错的票房收益，但这些真的可能吗？甚或在将来可能实现吗？

我们知道，失忆本身是可能的，这主要包括两种类型，取决于是短期记忆受到影响，还是长期记忆受到影响。已经存在的记忆消失症状被称为“逆行性遗忘症”，在大脑受到某种创伤或损伤时会发生，通常在造成遗忘的事件之前形成的记忆会消失。杰森·伯恩特工的情况与此类似，他漂浮在水中，奄奄一息，记不起之前的事情。在这种情况下，海马体仍然完好，因此，虽然长期记忆受到破坏，但仍能形成新记忆。短期记忆遭到破坏的症状被称为“顺行性遗忘症”，在造成遗忘的事件之后，患者很难形成新记忆。一般情况下，海马体损伤所导致的失忆症会持续几分钟到数小时。（电影《记忆碎片》（Memento）刻画了顺行性遗忘症。其中的主人公一心为死去的妻子报仇，但问题是，他的记忆只能持续15分钟，所以他不断用纸条、照片，甚至是文身来记录信息，以使自己回忆起他所找到的有关凶手的线索。通过艰难地分析这些信息，他可以积累重要证据，否则，他马上就会忘记。）

这里的问题是，失忆总是以创伤或疾病为起点，这使得好莱坞电影中的选择性失忆显得很不现实。像《黑衣人》这样的电影假定记忆以序列的方式储存，就像一个硬盘，这样你就能确定某个时刻，然后按下“删除”按钮。然而，我们知道记忆事实上是被打乱的，不同的片段储存在大脑的不同部位。

与此同时，科学家在研制某些药物以删除不断困扰我们的创伤性记忆。2009年，以梅雷尔·金特（Merel Kindt）博士为首的荷兰科学家宣布，他们找到了普萘洛尔（心得安）这种旧药的新功用，即这种药可以奇迹般地缓解创伤性记忆所带来的疼痛。这项研究宣称，这种药并非引起自某一时刻起的失忆，但它的确能使疼痛更易于控制，而发挥功效只要三天。

由于遭受“创伤后应激障碍症”（PTSD）的患者成千上万，这一发现成为争相报道的对象。从经历过战争的战士，到性虐待的受害者，再到严重事故的伤残者，他们每个人都看到了从自己的症状中得到解脱的希望。然而，这似乎明显违反了大脑研究的结果——长期记忆并非以电的形式编码，而是存在于蛋白质分子层面。不过，最近的实验说明，回忆既需要调用记忆，也需要随后重组，因此，在这个过程中蛋白质结构可能真的会被重新排列。换句话说，进行一次回忆事实上会改变这个记忆。这也许是上述药物起作用的原因：我们知道普萘洛尔会影响肾上腺素的吸收，而肾上腺素是经常由创伤性事件形成的长期、生动记忆的关键成分。加州大学欧文分校的詹姆斯·麦高（James McGaugh）博士说：“普萘洛尔会压制神经细胞，阻断它的行进。所以，肾上腺素可能存在，但它不会发挥作用。”换言之，没有肾上腺素，记忆就发生消退。

对有创伤记忆的个人进行的验证实验得出了非常有希望的结果。但这种药物遇到了删除记忆所涉及的道德问题。一些道德人士并不怀疑这种药的功效，但他们对于健忘药物这种想法本身持否定态度，因为记忆的存在是有目的的：让我们吸取人生的经验。他们认为，即使不愉快的记忆也在服务于某种宏大的旨意。这种药物遭到了美国总统生物伦理委员会的反对。他们在报告中总结道：“把我们对苦难的记忆变得迟钝会使我们在这个世界上太过闲适，而对苦难、罪恶或残暴无动于衷……我们能对人生的痛苦麻木不仁，而对人类的快乐也变得无动于衷吗？”

斯坦福大学生物医药道德中心的戴维·马古斯（David Magus）博士说：“我们的分手，我们的关系，即便很痛苦，也会使我们从中受益。这些痛苦的经历使我们成为更完善的人。”

也有人不同意这一点。哈佛大学的罗杰·皮特曼（Roger Pitman）博士说，如果医生看到一位处于极度痛苦中的事故伤者，“我们是否因可能会抹去他的所有情感经历，而不给他止痛的吗啡呢？谁会辩驳这一点呢？为什么精神疾病就应该不同？我想，在这种论点的背后潜在着一种观念，即精神疾病与生理疾病不同。”

这场争论最终如何解决，可能会直接关系到下一代药物，因为这里所涉及的不仅仅是普萘洛尔这一种药物。

2008年，两个独立的研究团队通过动物实验宣称，有些药物真的可以删除记忆，而不是仅仅控制记忆所带来的疼痛。乔治亚医学院的钱卓（Joe Tsien）博士和他的同事在上海宣布，他们可以用一种被称为CaMK Ⅱ的蛋白质（钙调节蛋白激酶Ⅱ）删除老鼠的记忆，而在布鲁克林的纽约州立大学南部医学中心的科学家发现，PKMzeta（多肽抑制蛋白激酶）分子也可以删除记忆。参与第二个研究的安德烈·芬森（Andre Fenson）博士说：“如果进一步的研究可以证实这个观点，我们就可以期待将来有一天会出现以PKMzeta记忆删除为基础的疗法。”这种药物不仅可以删除痛苦的记忆，也“会在治疗抑郁、焦虑、恐惧症、创伤后应激障碍和沉溺症方面发挥作用”。他补充道。

目前的研究还只限于动物，但对于人的试验会马上开始。如果这个研究可以从动物推广到人类，那么健忘药片就有了实际的可能性。不过这种药片会不同于我们在好莱坞电影中看到的那种药片（可以方便地在某个精确时刻引起失忆），但它在现实世界中对那些被创伤记忆困扰的人来说仍有广阔的医学应用。不过，这种删除记忆的方法对于人类记忆会表现出怎样的选择性还不得而知。

也许有一天，我们会细致地记录下所有经过海马体、丘脑和边缘系统其他部位的信号，得到一个精确的信号副本。然后，我们可以把这种信息输入到大脑中，这样就能体验另一个人所经历的一切。现在的问题是：哪里可能出错？

事实上，1983年娜塔莉·伍德（Natalie Wood）所主演的电影《头脑风暴》（Brainstorm）已经探讨了这个主题。在电影中，科学家制造出“神帽”，这是一种布满电极的头盔，可以完整地记录下一个人所经历的全部知觉情感。一个人可以通过输入大脑信息而拥有另一人的感觉经验。出于好玩，一个人在做爱时戴上了“神帽”，记录下当时的经验，然后把磁带放到一种装置中放大了这个经验。当另外一个人在不知情的情况下把这个经验输入进自己的大脑时，他几乎因为超负荷而死。还有一个科学家出现严重的心脏病，在她去世之前，她把自己的最后时刻记录下来。当另外一个人把这个死亡磁带输入进自己大脑时，他突然心脏病发作去世了。

有关这部神奇机器的消息泄露后，军方想得到掌控权。这引起了军方和科学家之间的权利争夺，军方把它看作一种强大的武器，科学家想用它来揭开心灵的奥秘。

《头脑风暴》预言般地探求了这项技术所带来的希望，并且讨论了它的潜在危险。它虽然是科幻故事，但一些科学家相信，在未来这些问题可能会成为头版新闻标题，也可能出现在法庭中。

之前，我们看到人类在记录老鼠形成的单个记忆方面取得了很有前景的进展。也许要到本世纪中叶，我们才能比较可靠地记录灵长类动物和人类的各种记忆。但制造出“神帽”需要记录进入大脑的所有刺激，需要挖掘经脊髓进入丘脑的原始感觉数据。要完成这一点也许要到本世纪末。

下面这个困境可能会在我们的有生之年出现。一方面，我们也许可以到达这样一个阶段：通过简单的技能上传就能学会微积分。这样，教育体系会被颠覆，老师就可以不用花更多的时间监督学生，而是对那些不太以技能为基础的认知领域，以及不能通过上传学会的认知领域给予一对一的指导。利用这种方法，成为职业医生、律师或科学家所必需的那些死记硬背也会大大减少。

在理论上，它甚至还能给我们从未经历过的记忆、从未经历过的假期、从未赢得的大奖、从未爱过的情人，以及从未拥有的家庭。它能弥补缺憾，制造出未知人生的完整记忆。家长也会喜欢这种东西，因为他们可以用真实的记忆教育孩子。人们将会对这种设备有巨大的需求。一些道德人士担心，这些虚假的记忆太过逼真，使我们宁愿选择生活在想象的人生中，而不愿过真实的生活。

失业人员也会从中受益，他们可以植入记忆，快速地学会为市场所需的技能。历史上的每次技术革新都会使上百万工人落后于时代，他们通常没有任何生活保障。正是这个原因，我们现在已经很难看到铁匠或制造马车的手工艺人。自动机器以及其他产业工人取代了他们。但重新培训需要大量时间和精力。如果技能可以植入大脑中，世界经济体系会受到直接影响，因为我们不必再浪费这么多人力资源。（在某种程度上，如果记忆可以上传到人脑中，一项技能的价值就会降低，但这一点会得到弥补，因为熟练工人的数量和质量都会得到极大提升。）

旅游业也会得到巨大的推动。学习新的风俗以及用外语交流是出境旅游的一个障碍。人们可以直接获得旅行者所分享的外国生活经历，而不必绞尽脑汁掌握当地的货币体系和交通路径。（虽然上传包含上万个单词和习惯表达的整个语言会有些困难，但上传进行比较顺畅的交谈所需的足够信息是可以做到的。）

这种记忆磁带也必然会与社交媒体发生关系。未来，你也许可以录下自己的记忆，然后上传到互联网，供上百万人体验。之前，我们讨论了脑联网，我们可以通过它传输思想。但如果记忆可以记录下来，可以制造出来，那么你就可以通过脑联网传输自己的完整经历。如果你刚刚赢得奥运会金牌，为什么不把这个记忆放到网上，让大众分享胜利带给自己的痛苦和喜悦呢？或许，这个经历会发生病毒式的扩散，会有几十亿人分享你当时的荣耀。（那些经常坐在电脑前打游戏、参与社交媒体的孩子们，他们会养成记录难忘经历，然后上传到互联网的习惯。就像用手机拍照一样，记录整个记忆也会成为他们的习惯。这需要在发出者和接收者的海马体上植入小到无法看清的纳米导线。信息通过无线技术传到服务器上，由服务器把这些信息转化为可由互联网传输的数字信号。这样，你可以在博客、论坛、社交媒体和聊天室中上传自己的记忆和情感，而不必上传图片和视频了。）

人们也许会希望拥有记忆家谱。我们在前人的档案中只能看到有关他们生活的一维景象。在整个人类历史中，人们生活，相爱，死亡，却无法留下有关自己存在的任何实质性的记录。在多数情况下，我们只知道亲属的生卒日期，而对生与死之间的故事知之甚少。今天，我们留下了一长串电子档案（信用卡收据、账单、电子邮件、银行对账单等）。在默认的情形下，网络成了我们所有生活资料的储藏地，但这还是无法提供有关我们思想或感情的信息。也许在遥远的未来，网络这座浩瀚的图书馆不仅会储存我们生活的编年史，还会记载我们的意识。

未来，人们可以例行公事般地记录下自己的记忆，供子孙分享自己的经历。在家族记忆图书馆中，你不仅会看到他们的生活，而且能真切地感受，还能体会你自己在一个更大的格局中的位置。

这意味着每个人都可以在我们死去很久之后重放我们的生活，只要按下“播放”按钮就行了。如果这个预想得以实现，我们也许就可以“召唤”出自己的先人与自己进行午后闲谈，而我们要做的仅仅是把一张光碟插入图书馆，然后按下按钮。

另外，如果你想体验自己最喜欢的历史人物的人生经历，你可以真切地看到他们在面对重大人生危机时的所思所想。如果你有一个榜样，你想知道他们是怎样从人生失意中走出来的，你可以体验他们的记忆磁带，获得宝贵的启迪。你会看到伟大发现是如何做出的，或者，拥有伟大政治家进行关键决策改变世界历史时的记忆。

米格尔·尼科莱利斯（Miguel Nicolelis）博士相信，这一切有一天都会成真。他说：“这些永生的记录都会像稀有的珍珠一样得到崇拜，每一个人都是几十亿曾经生活过、爱过、痛苦过、辉煌过的独一无二的心灵中的一个。他们也会不朽，但并非由于冷寂的墓碑，而是由于逼真的思想、热烈活过的生活以及共同经受的苦难的再现。”

有些科学家在考虑这种技术的道德含义。几乎所有医学新发现在刚刚出现时都引起了道德上的忧虑。有些发现在被证实有害后遭到限制或禁止（如睡眠药物萨立多胺［镇静药］，它会造成新生儿先天性缺陷）。有些发现取得了成功，改变了我们对自己的认识，比如试管婴儿。1978年，第一个试管婴儿路易斯·布朗（Louise Brown）的出生引起了媒体的极大关注，甚至连教皇都发出声明，批评这种技术。但今天，也许你的兄弟姐妹、子女、配偶或你自己都有可能是人工授精的产物。像许多技术一样，公众最后会习惯于记录和分享记忆的观念。

另外一些生物伦理学家有着不同的忧虑。有人未经我们允许就把他人的记忆植入我们的大脑会怎样呢？如果这些记忆是痛苦的或有破坏性，会怎样呢？抑或，一些老年痴呆症患者，他们具备接受记忆植入的资格，但病得太重没有能力正式准许别人这么做，又会怎样呢？

已故的牛津大学哲学家伯纳德·威廉姆斯（Bernard Williams）担心这样的设备可能会打乱事物的自然秩序，这个秩序就是遗忘。他说：“遗忘是我们所拥有的最有益处的过程。”

如果记忆可以像上传电脑文件一样植入我们的大脑，这也会动摇法律体系的基石。正义的支柱之一是目击者叙述，但如果目击者被植入虚假的记忆会怎样呢？同样，如果可以制造出犯罪的记忆，那么这种记忆就有可能被秘密地植入到无辜人的大脑中。或者，如果一个罪犯需要不在场的证据，他会秘密地把记忆植入另外一个人的大脑，使他相信当罪案发生时，他们两个人在一起。另外，不仅口头证言值得怀疑，法律文件也值得怀疑，因为当我们签署宣誓书和法律文件时，我们总是凭自己的记忆来说明什么是真，什么是假的。

必须引入防范机制。需要制定法律，清晰地界定准许调用记忆以及禁止调用记忆的条款。正如某些法律限制警察或第三方进入你的家庭，人们也会制定法律防止有人未经允许进入你的记忆。还应该找出办法标记那些虚假的记忆，使人能够区分出来。这样，一个人既能享受美好假期的愉快记忆，但他也知道这个经历从未发生。

记忆的录制、储存和上传也许可以使我们记录过去，掌握新的技能。但这一切并不能改变我们消化、处理这些信息的内在能力。要做到这一点，我们需要提升自己的智力。这方面的进展遇到了困难，因为人们对于什么是智力并没有统一的定义。然而，有一个天才，他的智力无可辩驳，他就是阿尔伯特·爱因斯坦。令人惊叹的是，他去世60年后，他的大脑仍然在给我们提供许多关于智力本质的宝贵线索。

有些科学家认为，我们也许可以综合使用电磁、基因和药物疗法把一个人的智力提升到天才水平。他们举例说，有记载说明，大脑意外损伤会使某个仅具有普通能力的人突然成为“特才”，特才的智力和艺术能力超出常人。有些意外事故会引发这种现象，但当科学家介入其中，研究这个过程的奥秘时，又会发现什么呢？