老鼠，雷射光束和被操控的记忆

我们能够改编记忆吗？这个带有科幻色彩的问题就是史蒂夫·拉米雷斯和刘旭在麻省理工学院实验室里要求证的问题。最后这对搭档向一只活老鼠发射了一道雷射光，从而激活并控制了它的记忆。在这场幽默的演讲中，两位科学家不仅分享了他们是如何做得到的，更重要的是他们为何而做。（录制于TEDx波士顿)

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）