概要：借助新興的腦部成像技術，神經(jīng)科學家們得以“看到”與特定記憶相關的特定神經(jīng)細胞，了解記憶形成和喚起的規(guī)律，并成功地重新激活記憶通路。

《神探夏洛克》中福爾摩斯在停尸間的初次登場，給不同觀眾留下了不同的回憶。他對法醫(yī)茉莉是態(tài)度粗魯，抑或只是對茉莉的緊張無知無覺？

有意思的是，盡管不同觀眾回憶這個場景會講述不一樣的故事，但他們的腦部活動基本相同。

美國約翰霍普金斯大學的認知神經(jīng)科學家JaniceChen最近在做的一項研究，就是讓志愿者們觀看《神探夏洛克》第一集，然后復述情節(jié)，同時掃描他們的腦部圖像特征。

記憶是個古老的謎題。記憶儲存在哪里？為何被喚起？為何會出現(xiàn)偏差？借助新興的腦部成像技術，神經(jīng)科學家們得以“看到”與特定記憶相關的特定神經(jīng)細胞，了解記憶形成和喚起的規(guī)律，并成功地重新激活記憶通路。

福爾摩斯對茉莉是粗魯,抑或只是無知無覺？不同的觀眾看完留下不同的記憶

“我們正處于黃金時代”，Josselyn說道，“我們有了解答古老問題的技術。”

也許終有一日，我們可以知道年邁時為何會記憶力衰退，目擊證人的記憶為何會出現(xiàn)偏差，從而改進記憶和學習的策略。

最新一期《自然》雜志發(fā)表的一篇綜述性文章，詳細介紹了近年來通過腦部成像研究記憶取得的進展。

尋找“印跡”

“印跡”是理論上儲存單個記憶的路徑。美國心理學家KarlLashley是記憶“印跡”最早的追蹤者之一。從1916年起，他訓練大鼠穿越簡單的迷宮，然后破壞大腦皮層的不同位置，把大鼠再次放到迷宮中。不過，這些破壞似乎都沒有讓大鼠忘記如何走出迷宮。年復一年，大鼠的迷宮“印跡”依然無法定位。

記憶印跡十分分散，并不集中在大腦的某個特定區(qū)域，而且不同的記憶涉及不同大腦區(qū)域的拼接。除了大腦皮層外，海馬體也是很重要的部分，而Lashley完全遺漏了這一塊。

現(xiàn)代神經(jīng)科學家認為，特定的經(jīng)歷會激活一組特定的細胞，改變他們的基因表達，建立全新的聯(lián)系，改變現(xiàn)有細胞聯(lián)系的強度——記憶由此完成存儲。而當這些細胞再次激活，重演與過去經(jīng)歷相聯(lián)系的細胞活動，回憶就產(chǎn)生了。

以上是記憶理論上的基本框架和原則。不過，要驗證特定的神經(jīng)元如何存儲和讀取特定的信息，難度很大。近幾年神經(jīng)科學家們掌握了標記、激活和沉默特定動物神經(jīng)元的新興技術，才能定位組成單個記憶的神經(jīng)元。

多倫多兒童醫(yī)院的SheenaJosselyn帶動了一波尋找小鼠印跡神經(jīng)元的研究。2009年，Josselyn團隊提高了小鼠杏仁體內(nèi)特定細胞的CREB蛋白水平。CREB是一種與記憶相關的關鍵蛋白，而杏仁體參與處理恐懼這種情感。他們發(fā)現(xiàn)，這些神經(jīng)元極易在小鼠習得、回憶一種在聲音與足部電擊間建立的恐懼性聯(lián)想時激活。研究者們推理，如果這些CREB蛋白水平激增的神經(jīng)元是恐懼印跡的一部分，那么消除它們就能消除恐懼記憶。果然，Josselyn團隊用毒素殺死了CREB蛋白水平提高的神經(jīng)元，小鼠在聽到聲音時再也不恐懼了。

數(shù)月后，加州大學AlcinoSilva做出了類似的實驗，成功通過抑制CREB蛋白水平過高的神經(jīng)元抑制住了小鼠的恐懼。這些CREB蛋白水平高的神經(jīng)元比起周圍細胞擁有更高的電興奮度，這可能是一種準備好記錄信息的狀態(tài)。

不過，抑制記憶只講了一半的故事，科學家們只有人為制造特定的記憶，才能說明他們真的找到了印跡。

標記、喚醒和抑制小鼠的恐懼記憶

2012年，麻省理工學院的SusumuTonegawa團隊將海馬體中的神經(jīng)元作了光敏標記處理。他們給予小鼠足部電擊，相關的神經(jīng)元應激產(chǎn)生大量光敏蛋白質(zhì)，這樣，研究者就能找到組成印跡的那些。研究者們再用激光激活這些神經(jīng)元，就喚醒了小鼠的痛苦記憶。

Tonegawa團隊還做了一個“移花接木”的后續(xù)實驗，他們將小鼠放在“電擊箱”中給予電擊，同時激活“安全箱”的印跡神經(jīng)元。當研究人員把小鼠放回到“安全箱”中，它們嚇得一動不動。這說明，小鼠的恐懼記憶被成功地“偷換”了。

在這些實驗中，科學家們成功地定位到了特定的神經(jīng)元。不過，這些海馬體和杏仁體中的細胞只是組成整體印跡的一小部分。聲音-足部電擊的恐懼性聯(lián)想，涉及到視覺、嗅覺、聽覺等無數(shù)感知系統(tǒng)，Silva猜測，有10到30個大腦部位參與其中。

勾勒輪廓

腦部成像技術的發(fā)展使科學家們得以勾勒記憶印跡的整體輪廓。功能性磁共振成像（fMRI）不能分辨單個神經(jīng)元，但能顯示跨越大腦不同部位的神經(jīng)活動。fMRI傳統(tǒng)上被用于尋找與特定任務關聯(lián)最強的大腦區(qū)域，現(xiàn)在，神經(jīng)科學家們用它分析人們回憶特定經(jīng)歷時的特征性跡象和全腦活動。賓夕法尼亞大學的神經(jīng)科學家MichaelKahana說道：“這是認知神經(jīng)科學最重大的革命之一。”

多體素圖樣分析（MVPA）則是這場革命的催化劑，也被稱為大腦解碼器。輸入fMRI的圖像數(shù)據(jù)后，算法就能自動學習與特定想法或經(jīng)歷相關的神經(jīng)元特征。

范德比特大學的神經(jīng)科學家SeanPolyn主導了一項極具啟發(fā)意義的人類實驗。志愿者們被要求觀察名人、地點和日常物體的圖片，fMRI全程收集腦部圖像數(shù)據(jù)，輸入計算機，識別與每種東西相關的腦補活動特征。

接著，志愿者們躺在成像儀中說出他們能夠記起的所有東西，結(jié)果是，在他們說出那個名詞前幾秒，腦部就出現(xiàn)了相關的特征。這個實驗首次直接證明了，當人類回想特定的記憶，大腦會再現(xiàn)相同的活動。

本文開頭的“神探夏洛克”研究，就是受此啟發(fā)的細化研究。Chen發(fā)現(xiàn)，《神探夏洛克》第一集中的50個場景都有特征性的腦部活動，可以彼此區(qū)分開來。而盡管大家回憶起某個場景時的理解和視角不同，但他們在海馬體、后內(nèi)側(cè)皮層等高級處理區(qū)的特征是一樣的，甚至，并沒有看過這一集，但聽別人說過的人，也有相似的腦部特征。

這些細化研究表明，記憶的過程雖然十分復雜，但不同人的記憶方式其實頗為相似。

記憶融合

用新技術勾勒記憶印跡的輪廓后，科學家們開始研究記憶之間的聯(lián)系，和記憶隨時間的變化。

紐約大學的神經(jīng)科學家LilaDavachi正用MVPA研究大腦是如何對內(nèi)容有重疊的記憶進行分類。在2017年的一項實驗中，他給志愿者們展示了128個物體的圖片，每樣物體匹配4種場景中的一種。比如馬克杯和鍵盤匹配沙灘場景，雨傘匹配城市場景。每種物體只會出現(xiàn)在一種場景中，一個場景卻可匹配多個物體。

一開始，當志愿者們回想每個物體歸屬哪個場景，每次都展現(xiàn)出特征性的大腦活動特征。一周后，與同一個場景匹配的物體引發(fā)的腦部活動開始趨同。顯然，大腦按照場景對這些記憶進行了組織。“這個實驗展現(xiàn)了學習‘核心’信息的第一步。”Davachi說道。

這也能幫助人類利用已有的知識學習新事物。得州大學的AlisonPreston在2012年進行了一項實驗，當志愿者們先觀看一張有籃球和馬的照片，再觀看一張有馬和湖泊的照片，有一部分人的腦部活動重現(xiàn)了觀看第一張圖片時的特征。這部分人能更快地識別有相同物體的新圖片，比如籃球和湖泊在一起的圖片。

大腦這種建立聯(lián)想的能力，幫助人類處理很多日?；顒?，比如通過幾個已知地標在陌生的環(huán)境里認路。

在后續(xù)的實驗中，Preston還發(fā)現(xiàn)當短期內(nèi)獲得了若干記憶，它們最后會融合在一起。Silva也得出了相同的結(jié)論。實驗人員在一個籠子里對小鼠實施足部電擊后，它們對之前幾小時內(nèi)待過的籠子也心生恐懼。分析發(fā)現(xiàn)，編碼了一種記憶的神經(jīng)元會保持至少5小時的高度興奮，制造記憶印跡重疊的時間窗。

我們由此對個體記憶形成整體世界觀的神經(jīng)學機制有了更多的了解。Josselyn說道：“我們的記憶不是一座座信息的孤島。我們會建立概念，聯(lián)想具有相同線索的事物。”

這種靈活性也有代價，就是記憶會被扭曲，部分記憶細節(jié)在抽象化歸檔的過程中丟失。“記憶是不穩(wěn)定的。”Preston說道。