史蒂夫·拉米雷斯:就读研究生的第一年,
我常常待在自己的卧室里,
大吃Ben & Jerry's 冰淇淋,
看看一些没营养的电视节目,
或许,或许还听听泰勒·斯威夫特的歌。
我刚刚经历一场失恋嘛。
(笑声)
所以很长一段时间里,我所做的
就是一边反反复复地回忆有关我前任恋人的一切,
一边希望自己能摆脱那种
令人五脏都纠结的痛楚。
现在,我成为了一名神经科学家,
我也知道了有关那个人的记忆,
以及那记忆中所挟带的痛苦情感,
其实很大程度上是由不同脑区调控的。
所以我就想:我们是不是能深入到人们的大脑中,
仅仅剔除那种令人食不下咽的痛苦
却同时完好地保留关于那个前任恋人的记忆?
然后我意识到也许这个想法对现在来说
或许还是有些不切实际。
那么我们是不是可以先从在大脑中
找出一个单一记忆开始着手做起呢?
我们是否可以跳转到一段过往记忆并在
现实中重新演绎,
甚至也许可以稍稍改编一下记忆的内容?
不过现在,全世界有一个人,我倒是希望她
现在没看到这段演讲。
(笑声)
所以啦,凡事都有代价。
也许以上这些设想会让你想起《全面回忆》、
《暖暖内含光》、
或者《盗梦空间》这些电影。
但是和我们研究人员合作的
电影明星
却都是实验室的大牌。
刘旭:(也就是)试验鼠。
(笑声)
作为神经科学家,我们通过研究老鼠,
来尝试理解记忆的运作,
今天,我们希望向你们证明
我们事实上能够在大脑中
快速激活一段记忆。
要完成这个任务,我们只需要两个简单的步骤。
首先,在大脑中找到并且标记一段记忆,
然后用开关激活它。
就是这么简单。
(笑声)
史蒂夫:你们信服了吗?
其实,在大脑中找到一段记忆并非如此简单。
刘旭:确实。这其实要比
在稻草堆中找到一根针要难得多,
因为至少,针还是一个
你能确实触摸到的实物。
但记忆不是。
并且,大脑中的脑细胞可比
稻草堆中的稻谷要多得多。
所以,这个任务似乎异常艰难。
但幸运的是,我们从大脑自身得到了帮助。
事实上我们只需要
让大脑自己生成一段记忆,
然后大脑会告诉我们哪些脑细胞
参与了这一段记忆的组成。
史蒂夫:那么在我回忆前任恋人的时候,
我的大脑中究竟发生了什么呢?
如果你们能暂且抛开人类道德,
即刻将我的大脑切片解剖,
你们就能看到在我回忆那段记忆时,
很多脑区正处于活跃状态。
在这其中,
海马体是最为持续活跃的脑区域。
这一脑区负责处理
对我们来说独具意义的记忆,
这一点也使得海马体成为可供深入研究的理想目标,
我们可以试着在海马体中找到,并或许激活一段记忆。
刘旭:当你聚焦于海马体,
当然你会看到许多脑细胞,
但我们也能够找到参与
某一特定记忆的那些细胞,
因为每当一个脑细胞在活动时,
比如说当它正在形成一段记忆时,
它也会同时留下“足迹”,通过这些足迹我们可以得知
这些脑细胞近期有活跃过。
史蒂夫:这就好比通过夜晚的大楼灯光,
你可以推知有人可能在某一时段在那里工作过。
事实上,每一个细胞中都有一些传感器,
这些传感器
只有在该细胞工作时开启。
它们就像透出亮光的生物窗,
告诉我们某一细胞刚刚处于激活状态。
刘旭:因此我们获取这种传感器的一小部分,
并将这一部分连接到用于控制脑细胞的开关上,
然后我们将这一开关植入于人造病毒中,
并注射于实验鼠大脑。
所以每当一段记忆形成时,
人造开关就会被安装到。
参与其中的每一个脑细胞
史蒂夫:这就是海马体
形成一段记忆后的形态。
你们所看到的这一蓝色区域
密集分布着许多脑细胞;
但是这些绿色标记的脑细胞,
则是与某一特定的恐惧记忆有关。
则是与某一特定的恐惧记忆有关。
所以你们现在看到的就是“恐惧”形成瞬间的结晶
所以你们现在看到的就是“恐惧”形成瞬间的结晶
你们现在看到的其实是一组记忆横截面
刘旭:现在来看看我们刚刚提到的开关,
理论上这个开关的运作速度要非常快。
运作这一开关不能耗上几分钟或几小时。
相反它的工作速度单位
要以大脑的运作速度(毫秒)为单位。
史蒂夫:所以你怎么看,刘旭?
你觉得我们能用医学用药
来激活或减退大脑细胞的活动?
刘旭:行不通吧。
药物太难控制了,它们全身乱跑。
而且等它们作用到脑细胞上就太慢咯。
所以我们不太可能用药物来及时控制记忆。
那史蒂夫,你觉得用电流刺激大脑这个想法如何?
史蒂夫:嗯,电流的速度确实快,
但是我们不太可能将电流精确定位于
参与一段记忆行程的那些特定脑细胞,
而且我们很有可能会把大脑烤糊。
刘旭:噢,那倒是真的。嗯,那看来,
我们确实得要找到一个更好的方法,
能以光速来控制大脑。
史蒂夫:对了,光的穿行速度不就是光速嘛。
所以或许我们就可以
用光来激活或消退记忆......
刘旭:那样确实够快
史蒂夫: 而且由于脑细胞通常
对光波没有反应,
所以能对光波产生反应的
就是那些挟带光敏开光的细胞。
要做到这点,首先我们必须诱使脑细胞
对镭射光产生反应。
刘旭:对!你们没有听错。
我们要试着向大脑发射镭射光。
(笑声)
史蒂夫:而我们依靠的技术就是光遗传学
通过光遗传学我们得到了这个“光开关”
来开启或关闭脑细胞,
这个开关就叫做光敏感通道,
也就是这里显示的附于这个脑细胞的绿色小点。
你们可以将光敏感通道看作一种光敏开关,
它可以被人工安置于脑细胞中,
因此现在我们就可以使用这一开关
只要简单点击一下开关
我们就能激活或减退脑细胞的活动,
并且我们用的是光波来点击开关。
刘旭:我们将这一类似光敏开关的紫红质通道蛋白
安装于我们刚刚提到的传感器上,
并将它注于脑内。
所以每当一段记忆形成时,
光敏开关也会被安装到
参与这一特定记忆的每一个细胞上
正如你们所见,我们也就能
通过调控镭射光来控制脑细胞啦。
史蒂夫:那么我们现在就来测试一下吧。
我们拿出实验鼠,
将它们放到和这个盒子一模一样的盒中,
然后施于它们一个轻微的足电击,
以使它们对这个盒子形成恐惧记忆。
它们记得在这个盒子里发生过不好的事。
现在在我们的大脑中,海马体内有
参与形成这一恐惧记忆的活跃脑细胞,
现在只有这些细胞带有紫红质通道蛋白。
刘旭:当你像老鼠那么小的时候,
会感觉仿佛全世界都要欺压你
而你最好的应对办法
就是尽量把自己藏好。
每当老鼠害怕时,
它最典型的表现
就是藏到盒子的一角,
一动也不动
我们称这个姿势为“定格”
因此只要老鼠记得在这个盒子里发生过不愉快的事,
当我们将它们放回盒中时,
老鼠就会表现出“定格”行为,
因为它不想被
盒中任何可能的危险捕获。
史蒂夫:你们可以将“定格”理解为,
你好好地走在路上,想着你自己的事情,
突然不经意地你就撞上了
你的前女友或前男友,
就在那令人恐慌的两秒内,
你开始想,“我该怎么做?我要打招呼吗?
我要和他们握手吗?还是转身就跑?
还是就坐在这里,假装自己不存在?”
这些在你脑中一闪而过的念头令你四肢僵硬、
而你脸上的表情就像车头灯照射下的惊恐小鹿。
刘旭:然而当你将实验鼠置于一个截然不同的新盒中,
就像这里的第二个盒子,
它就不会害怕。
因为它没有理由对这个新环境产生恐惧。
但是如果我们将实验鼠放于这个新盒中
同时用镭射光
激活之前的那段恐惧记忆
我们能否将对于第一个盒子的那段记忆
在这个新环境中重现呢?
史蒂夫:不错,这就是那个耗价百万的实验。
现在就让我们把那一天的记忆重现,
我记得那一天波士顿红袜队正巧打赢一场比赛,
那是一个绿意盎然的春日,
最适宜在小河中划船,
然后也许去波士顿北区
买几个奶油甜馅煎饼卷
啊,只是说说而已。
事实上刘旭和我,
当时正在一间没有窗户的小黑屋里,
双眼一眨不眨
因为我们的目光正牢牢盯住电脑屏幕
我们当时正看着这只老鼠
第一次尝试用我们的技术
来激活一段记忆。
刘旭:而这就是我们看到的:
当我们第一次将老鼠放进这只盒子时,
它在探索,这边嗅嗅,那边转转,
完全沉浸在自己的世界里,
事实上,老鼠天性就是好奇心旺盛的动物。
事实上,老鼠天性就是好奇心旺盛的动物。
他们想知道:这个新盒子里有什么
这里很有趣啊。
但是当我们打开镭射光
就像你们现在看到的
突然之间实验鼠进入了“定格”模式。
它停在那里,身体一动不动
很显然它僵住了。
似乎我们能够将
对于第一个盒子的恐惧记忆带回到
这个全新的环境中。
当我和Steve看到这些时,
我们也像实验鼠一样惊呆了。
(笑声)
当实验结束后,我们两啥也没说,
一声不响地离开了房间。
过了有点长、有点尴尬的一段时间后,
史蒂夫首先开口了。
史蒂夫:“所以那个成功了?”
刘旭:“是啊,”我说。“它确确实实成功了!”
我们对此兴奋不已。
然后我们在《自然》杂志
发表了这一发现。
自从发表以来,
我们从互联网
收到了无数的评论。
也许我们可以看看其中的某些评论。·
“天呐!终于...... 有太多太多的新发现了:虚拟现实,神经控制,梦境的视觉再现,神经编码,’记忆的记录与再记录‘, 心理疾病,啊,未来太棒了”
史蒂夫:你首先会注意到人们
对这类研究有着非常强烈的观点。
我完全同意
第一条评论所体现的乐观性,
如果用零到摩根弗里曼的声音这一范围作为量表,
这恰巧是我听过的
对我们的工作给出的最打动人的称赞
(笑声)
但你也将看到,这并不是唯一的观点。
“这太可怕了......如果他们能在几年内轻而易举地将这一技术用于人类?!天呐,我们完蛋了”
刘旭:确实,如果我们看看第二条,
我想我们不得不说,
它的评价并不那么正面
但也正提醒我们,
虽然现在我们只是试验于老鼠身上,
但也许我们也该开始思考、探讨
记忆控制
可能产生的道德后果。
史蒂夫:现在,鉴于第三条评论,
我们想要向你们报告我们实验室
正在研究的第三个项目。我们称其为“盗梦空间”项目。
“他们应该把这个拍成电影。他们将思想、观念植入于人脑,借此他们就可以为私利操控人类。这就是:盗梦空间。”
于是我们就此推论:既然我们能够重新激活一段记忆,
那么何不开始操纵这段记忆?
我们是不是可以将它变为一段错误记忆?
刘旭:所有记忆都是复杂的,它们总是处于动态模式,
用个简化的比喻,我们可以将记忆想象为
一段电影。
目前我们所说的只是我们能够控制
这段电影片段的“播放”按钮,
借此我们可以随时随地地播放这段影片。
但是我们是否可以深入大脑内部、
并改编这段影片,
让它不同于原片?
是的,我们可以。
事实上我们所要做的仅仅是
重新用镭射光激活一段记忆,就像我们刚刚做的那样,
但同时,如果我们呈现新的信息
并将新信息融入老的记忆中,
这将会改变原先的记忆。
这就像制作一段混音录音。
史蒂夫:那么怎么做呢?
这次我们不找大脑中的恐惧记忆了,
而是将我们的实验动物
放在一个蓝盒子里,就像这边的这个,
然后我们找到大脑中表示这个蓝盒子的脑细胞,
诱使它们对光波产生反应,
就像我们刚刚说的那样,
然后第二天,我们把动物放在
它们从未待过的红盒子里
接着我们向大脑发射光束,从而激活动物
对于蓝盒子的记忆。
那么将会发生什么呢:当动物
正在回忆关于蓝盒子的记忆时,
我们施于它轻度的足电击?
我们想要人工形成老鼠对
蓝盒子和足电击反应之间的联系。
我们想要人工形成老鼠对
蓝盒子和足电击反应之间的联系。
我们想要人工形成老鼠对
蓝盒子和足电击反应之间的联系。
我们想把两者联系起来。
为了测试联系是否产生,
我们再一次
将动物放回蓝盒中。
就在这之前,我们已在动物回忆蓝盒时
对它施加了轻微的足电击,
而现在老鼠却出现了"定格"反应,
这就好像在记忆中它确实在蓝盒中遭到了电击,
虽然实际上这从未发生过。
由此错误记忆就生成了,
因为我们的试验动物对环境产生了错误的“恐惧”反应,
而实际上,
在那个环境中什么坏事都没发生。
刘旭:到现在为止,我们仅仅是在讨论
这个光控开关的“开启”功能。
事实上,我们的光控开关还有“关闭”功能,
不难想象,
有了这个光控“关闭'开关,
我们也可以随时随地关闭一段记忆。
所以今天我们所讨论的研究
都是基于神经科学的一条哲学原则,
即大脑虽然看似神秘,
但其实也是由可以被我们所调控的物质基础所组成的。
史蒂夫:而对我个人来说,
我可以预见我们将能够重新激活
任何我们想激活的记忆。
而同时我们也可以消除不想要的记忆。
我甚至可以预见
改编记忆将成为现实,
因为在这个时代我们能够
从科幻小说之树上摘取”问题“果实
然后将它们投入现实试验。
刘旭:如今,全世界的科研人员
和其它工作者
都在用相似的方法来激活和改写各种记忆,
无论是旧的记忆、新的记忆,积极的或消极的,
这样我们便能够更好地理解
记忆的运作。
史蒂夫:例如,我们实验室的一个研究小组
发现了生成恐惧记忆的相关脑细胞,
并使它们产生愉快记忆。
这就是我所说的改编记忆。
我们实验室的一名研究人员甚至能够
在雄性老鼠大脑中再现激活雌性老鼠的记忆,
据说这是一段相当愉快的经历。
刘旭:不错,我们正生活在一个令人振奋的时刻,
在这里科学发展没有任何外在限速,
它只为我们的想象力所缚。
史蒂夫:那么最后,我们要如何运用我们的新发现呢?
又如何将这一技术继续推进呢?
这些问题不仅仅是实验室中的问题,
这些问题不仅仅是实验室中的问题,
所以我们今天讲座的目的之一
除了是要向大家介绍
当代神经科学的新可能,
但同样重要的是
我们想鼓动每个人都加入到这场交流中。
让我们作为一个团队来共同思考这一新发现新技术
究竟意味着什么,
从这个起点我们可以又该走向何方。
因为刘旭和我都认为
有一些非常重要的决定在前方等着我们。
谢谢大家。
刘旭:谢谢各位
(掌声)