而對我們?nèi)祟悂碚f，與生俱來的記憶能力更是讓每個(gè)人變得獨(dú)一無二。
可仔細(xì)一想，我們卻對幾乎每天操控著自己的記憶行為知之甚少。比如我們很難說清為什么高中學(xué)了三年的知識能說忘就忘，而童年陰影卻刻骨銘心？
20世紀(jì)初，人類只是單純地認(rèn)為記憶就是由海馬決定的。一旦海馬受損傷，人就會患上遺忘癥，記憶能力就化整為零了。等到科學(xué)家對一位健忘病人亨利·莫萊森作深入研究之后，才有了新的說法。
亨利被切除大腦三分之二的海馬后，他患上了記憶錯(cuò)亂的后遺癥，再也沒有辦法記住新的東西了，任何東西他都會“過目即忘”。無論剛吃完飯，還是認(rèn)識了新的朋友，他一轉(zhuǎn)身的功夫就忘記了。
神奇的是，在他手術(shù)以前的個(gè)人記憶卻能保持得完好無損。
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? 亨利·莫萊森
這位幾乎只有20秒記憶的病人讓科學(xué)家清醒地意識到：記憶的存儲機(jī)制并不像柜子里單獨(dú)放一個(gè)盒子那樣簡單，而是有更為復(fù)雜的機(jī)制。
那么，記憶在大腦中到底是怎樣儲存的？這個(gè)問題吸引了埃里克·坎德爾的注意。作為哈佛大學(xué)的猶太裔學(xué)生，他本科念的并不是生物，而是文學(xué)史。但由于他9歲時(shí)就有了被納粹迫害的記憶，加上閱讀相關(guān)書籍后，使他對神經(jīng)科學(xué)產(chǎn)生了濃厚的興趣。畢業(yè)之后，他選擇了醫(yī)學(xué)院，并致力于研究大腦的高級功能——學(xué)習(xí)與記憶。
一直以來，學(xué)習(xí)和記憶就像是一對無法分開的孿生子。因?yàn)閷W(xué)習(xí)是我們從經(jīng)驗(yàn)中獲得新知識的能力，而記憶則是隨著時(shí)間的流逝不斷地在大腦中保存這些知識的過程。
坎德爾在開始研究之前，給自己提出了兩個(gè)基本問題：當(dāng)我們學(xué)習(xí)的時(shí)候，大腦中發(fā)生了什么變化？一旦一種知識被學(xué)到，這些信息如何被保存在大腦中？
在坎德爾起步的那個(gè)年代，神經(jīng)生物學(xué)家已經(jīng)弄清了這些事實(shí)：人的腦部大約有1000億個(gè)神經(jīng)細(xì)胞，它們形成了復(fù)雜而龐大的網(wǎng)絡(luò)，可以互相傳遞信息。按照傳輸方向及功能，神經(jīng)元可分為感覺、運(yùn)動以及聯(lián)絡(luò)神經(jīng)元。神經(jīng)元之間相互接觸的部位也叫做突觸，是信息傳遞的關(guān)鍵部位。
可是，誰也弄不清楚我們學(xué)習(xí)過程中，神經(jīng)元究竟是怎樣工作的？突觸是否會發(fā)生改變？
為了解決這些問題，坎德爾的當(dāng)務(wù)之急是找到合適的動物進(jìn)行研究。經(jīng)過近半年的摸索，他才最終將目標(biāo)鎖定在海兔身上。
海兔其實(shí)跟兔子無關(guān)，是一種巨大的深海蝸牛，屬于低等的無脊椎動物。相比于其它動物，海兔的大腦十分簡單，只有20000個(gè)神經(jīng)元。它擁有動物王國中最大的神經(jīng)細(xì)胞，光是肉眼就能夠觀察清楚。研究者將電極放進(jìn)它的細(xì)胞中也不會對它本身構(gòu)成影響，十分方便。
海兔是章魚的遠(yuǎn)親，它在受到威脅時(shí)會噴墨
由于海兔每個(gè)神經(jīng)節(jié)只有少量的神經(jīng)細(xì)胞，坎德爾還能將其受控制的單個(gè)行為分離出來。這意味著，他就能研究由學(xué)習(xí)引發(fā)的特定神經(jīng)細(xì)胞的改變。
有了實(shí)驗(yàn)對象，坎德爾下一步便是尋找適合學(xué)習(xí)研究的行為。
他觀察海兔的各種行為，比如進(jìn)食、運(yùn)動、噴墨、性行為等。很快，他就發(fā)現(xiàn)海兔有個(gè)縮腮反射的行為很有意思。
所謂縮鰓反射，是指海兔身體受到刺激時(shí)，會將柔嫩的外鰓縮回體內(nèi)，以此來免遭傷害。
縮腮反射是一種只受單一神經(jīng)遠(yuǎn)控制的先天反射行為。那么，這樣最簡單的反射行為能否通過學(xué)習(xí)記憶來調(diào)控呢？為此，坎德爾設(shè)計(jì)和進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)。
首先，他用水流沖擊海兔的皮膚，受到刺激的海兔就會出現(xiàn)縮鰓反射。但如果短時(shí)間頻繁地沖擊海兔，它就會“意識到”這種刺激是沒有危險(xiǎn)的，縮鰓反射便會逐漸減弱。這種改變也叫做“習(xí)慣化”。就好比我們第一次學(xué)騎單車，一開始還沒騎就很怕摔跤，多試幾次就不怕了。
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? 反之，如果在水流沖擊的同時(shí)給海兔一個(gè)傷害性的刺激，比如說尾部電擊，那么海兔的縮鰓反射就會被增強(qiáng)。也就是說，電擊讓海兔的縮鰓變得再次敏感起來，這也被稱為“敏感化”。就好像一個(gè)人突然聽到了劇烈的槍聲后，他肯定非常緊張，全身繃緊。如果此刻有人再喊他一聲或者在他肩頭拍一下，這個(gè)人的反應(yīng)必然更加強(qiáng)烈。這就是槍聲所帶來的敏感化作用。
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左邊為正常，右邊為敏感化的縮鰓反射（明顯縮得幅度大）
無論對何種生物而言，習(xí)慣化和敏感化被認(rèn)為是最簡單的一類學(xué)習(xí)記憶。有意思的是，即便是如此簡單的記憶現(xiàn)象，也是能夠區(qū)分出短時(shí)記憶和長時(shí)記憶。
坎德爾連續(xù)給海兔呈現(xiàn)40個(gè)刺激會誘發(fā)習(xí)慣化，但縮腮反射的減弱只能持續(xù)一天。如果每天給它呈現(xiàn)10個(gè)刺激，連續(xù)4天，習(xí)慣化效應(yīng)就能持續(xù)至少一周以上。正如我們想要形成長時(shí)記憶一樣，海兔的長時(shí)記憶也是需要反復(fù)訓(xùn)練，而且也要保持間歇的休息。
通過這些實(shí)驗(yàn)，坎德爾也巧妙證明了突觸強(qiáng)度并非一成不變，它能被不同的刺激組合形式改變。可是為什么會出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象呢？
坎德爾發(fā)現(xiàn)，接受電擊之后海兔的感覺神經(jīng)元參與了突觸強(qiáng)度的改變。比如在持續(xù)數(shù)分鐘的短時(shí)習(xí)慣化中，感覺神經(jīng)元釋放的神經(jīng)遞質(zhì)會減少；而在短時(shí)敏感化中，感覺神經(jīng)元釋放的神經(jīng)遞質(zhì)則會增加。
縮鰓反射的簡單模式圖
具體來說，海兔身上負(fù)責(zé)接收電擊信號的神經(jīng)細(xì)胞還會分泌一種名為5-羥色胺（別名為血清素）的化學(xué)物質(zhì)。當(dāng)5-羥色胺穿過突觸間隙，結(jié)合到感覺神經(jīng)元的受體上，就會使感覺神經(jīng)元合成更多的cAMP*。緊接著，cAMP進(jìn)一步激活了蛋白激酶A（PKA），從而關(guān)閉特異性鉀離子通道S通道，產(chǎn)生慢突觸后膜電位，使得短時(shí)記憶成為可能。
不過這種變化只是暫時(shí)的，一旦刺激停止，cAMP就會被逐漸降解。
當(dāng)它的濃度降低到一定程度，整個(gè)信號通路就會從源頭上被終止，并最終使一切又回歸原點(diǎn)。這也就是短時(shí)記憶形成和消失的過程。
短時(shí)記憶產(chǎn)生的分子機(jī)制（大致過程：神經(jīng)遞質(zhì)→cAMP→活化PKA→關(guān)閉特定離子
? 管道→增強(qiáng)反射、形成短時(shí)記憶）
那么，長時(shí)記憶又是怎樣產(chǎn)生的呢？
坎德爾發(fā)現(xiàn)，當(dāng)反復(fù)刺激產(chǎn)生的5-羥色胺會使得蛋白激酶A向細(xì)胞核內(nèi)轉(zhuǎn)移，在核內(nèi)激活一種稱為CREB（環(huán)磷腺苷效應(yīng)元件結(jié)合蛋白）的調(diào)節(jié)蛋白。作為調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄的蛋白質(zhì)，CREB擁有有類似朊蛋白的不斷進(jìn)行自我復(fù)制的特性。
這些CREB會開啟特殊的基因，就會編碼建立出新的突觸蛋白mRNA，從而激活一種叫CPEB的蛋白調(diào)節(jié)蛋白。
當(dāng)mRNA與CPEB結(jié)合后，就會在突觸末梢不斷合成新的蛋白，強(qiáng)化的神經(jīng)元突觸長出新的突觸，從而產(chǎn)生長時(shí)記憶。
長時(shí)記憶的分子機(jī)制
值得一提的是，CREB蛋白還會為長時(shí)記憶提供閾值，只有重要的事件才能突破閥值被永久記住。
這也是為什么我們會記不得最近做過的瑣事，又或者高中學(xué)了三年的知識能說忘就忘，卻能對童年時(shí)的某些場景記憶猶新。
簡而言之，CREB就像細(xì)胞自有的強(qiáng)力膠，就將記憶固定在細(xì)胞傳導(dǎo)路徑上很長時(shí)間。沒有CREB，記憶只會維持較為短暫的時(shí)間。
如果你想要突破CREB設(shè)定的閾值的話，反復(fù)聯(lián)系是必不可少的。對海兔來說，反復(fù)電擊它的尾部就是一種聯(lián)系。
當(dāng)我們反復(fù)聯(lián)系（練習(xí)）某種技能，最后達(dá)到熟能生巧的境界亦是如此。
CREB蛋白的一般結(jié)構(gòu)
但凡事不是絕對的，強(qiáng)烈的情緒狀態(tài)也可不經(jīng)練習(xí)直接進(jìn)入長時(shí)記憶，比如遭遇地震、車禍等經(jīng)歷。在這種情況下，閥值會一瞬間被突破，一次經(jīng)歷就能順利地進(jìn)入長時(shí)記憶（閃光燈記憶的原理）。而童年陰影就是某些不愉快的記憶在小時(shí)候就突破閾值形成長時(shí)記憶，再加上多年來一直不斷想起和鞏固，以致于很難抹得掉。
當(dāng)然，后來的研究也證明了CREB不僅在海兔中對長時(shí)記憶起作用，也同樣適用于其他動物和人類。
值得一提的是，坎德爾后來也成功用CREB強(qiáng)化改良出了新的海兔。這種海兔居然能記得珊瑚礁的顏色、成對相關(guān)的事物、籠子角落的食物，實(shí)在是令人難以置信。
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? 看到這里，你可能會想如果某種藥物能調(diào)控人類的CREB，是否就可以恢復(fù)、甚至增強(qiáng)記憶呢？理論上是有可能的，只是目前的相關(guān)研究還在實(shí)驗(yàn)室當(dāng)中。
正是因?yàn)榭驳聽枌W(xué)習(xí)記憶機(jī)制研究的巨大貢獻(xiàn)，他榮獲2000年諾貝爾生理及醫(yī)學(xué)獎。諾獎典禮上的頒獎詞大致寫著，埃里克·埃德爾的工作向我們展示了這些神經(jīng)遞質(zhì)是如何通過第二信使和蛋白質(zhì)的磷酸化來形成短時(shí)和長時(shí)記憶。
