In Search of Memory

admin 2022年5月16日09:53:38安全闲碎评论5 views3766字阅读12分33秒阅读模式

Has it ever struck you that life is all memory, except for the one present moment that goes by you so quick you hardly catch it going?


Eric R. Kandel是2000年诺贝尔生理和医学奖获得者。他的科普作品In Search of Memory不仅细致而清楚明了地讲述了大脑中短期记忆和长期记忆的原理,还从头讲述了发现记忆机理每个阶段每个实验等过程。
这个历程也是作者的人生历程。从他如何被这个问题所吸引,到如何进入这个领域,再到面临的一些学术抉择,以及后来一步步地揭示大脑记忆的奥秘。
这样的写法格外有魅力,给人以智慧而不仅是知识。如果只是想知道大脑如何工作的,可能看看维基百科,Youtube相关的视频,以及一些大学的公开课就能了解。但知其然而不知所以然是不够的。人们为什么想去探索未知?最初的原动力是什么?
我们常常看到时代浪潮席卷而来,身手矫健的弄潮儿站在潮头风光无限;互联网上大风一起,甚至猪都能在风口悬浮。但是,如果不了解背后的动力学原理,对风潮的方向和后续发展一无所知,也不会借助这些动力让自己增强生存,甚至获得成长和发展,到潮水最终退去的时候,恐怕只能站在水坑里,全身湿透发抖,望洋兴叹,那些风停了以后掉下来的动物,这会儿才想起来自己并不会飞。
了解原理,第一性的原理,在风云变化的时代浪潮中找到正确的方向,不仅是幸存和成长所需,更是治愈一个人无尽地蔓延着的好奇心的良药。我相信好奇心是来自非常底层的生理机制,源自内置于基因的生存需求。不满足它,你就无法幸福。


Practice make perfect

基本上,作者开始研究大脑记忆的时候,人们刚刚明白大脑也是细胞组成的,只不过,脑细胞的形态与典型的圆圆的细胞差别很大。组成大脑的神经细胞Neuron,细胞体非常小,但突触极多,像枝枝杈杈的大树。这些突触分两大类,一类是Dendrite,是神经细胞的信息输入端,枝杈短但数量多;一类是信息输出端,叫Axon,很长,一直连接到远处另外某个Neuron的Denrite。Axon和Denrite之间的间隙叫做Cleft。
从感官神经细胞的Denrite到运动神经的Axon最终到肌肉细胞,信息是单向流动的。信息在同一个Neuron中,也即从Dendrite传输到Axon到末端的传输,主要依靠电势能引起的离子运动,这种电信号的速度非常快,从每秒可以到几十米,信号不会削弱或增强;信息在不同Neuron之间的传输,也即从某个Neuron的Axon通过Cleft传输到另外一个Neuron的Dendrite,主要靠Axon释放某些蛋白质,Dendrite细胞膜上各种接收器,如离子通道或代谢通道,来接收,属于生物化学机制,速度慢一些,过程也复杂一些。
所以大脑的计算功能——信息输入后经过各种变换成为输出信息的过程,主要有两种机制来承担。一种是康德式的计算机制,是Neuron之间固有的连接关系;一种是洛克式的计算机制,是各种不断变化的Cleft。
理性主义的康德认为人出生时就已经内置了知识的模版,称为先验的知识,决定了什么样的输入就会有什么样的输出。经验主义的洛克则认为,人出生时是一张白纸,逐渐被经验写满内容。这两位哲学家各自其伟大之处。
人类个体在刚出生的时候,在基因的指挥下,不同个体在肤色,毛发颜色,长相等方面这些外在表现看起来差别很大,但这时候已经形成的脑细胞的数量和它们之间的连接是高度一致的。这些神经细胞和它们之间的连接决定了个体的本能反应。所以可以说,不同的人的先天的和本能的反应基本都一样。这就是康德式的大脑计算机制。
随着成长,受到外界环境的刺激,脑神经细胞之间的连接Cleft会逐渐变化,导致了Neuron之间连接强度的变化。有些连接会短期增强,有些连接会缓慢削弱,还有些连接处长出了新的触角并长期存在。这些变化会导致同样的输入信息,经过了路径相同但强度不同的连接之后,输出会不同。这就是洛克式的大脑计算机制。
比如你在考虑明天去滑雪还是去踢球。康德说,滑雪或者踢球你都具备能力。洛克说,最近你滑雪比较上瘾,相关的Cleft连接增强了。所以最终你去滑雪了。
每个人的长期记忆都是独特的。因为每个人的人生经历都是独一无二的。出生以后不同经历带来的某些感官神经刺激在Cleft处的Axon长出了新的触角。
想要Cleft中Axon长出新的触角,形成长期的记忆,需要不断施加刺激,在Cleft附近维持高浓度的多巴胺,一段时间以后,Axon内部就会开始形成新的蛋白质,这些蛋白质就会变成Axon的新触角。这就是Practice make perfect的奥义。
新的触角又改变了感官神经刺激引起的神经反应,形成了强度差别更大的脑神经突触连接网络。这些新的神经突触及其新形成的突触连接网络,就是长期记忆的本质。所以,不同的人,人生经历不同,长期记忆也都独一无二,成为人与人之间最重要的区别之一。
人之所以是人,印证着康德的观点;而你之所以是你,则印证了洛克的观点。以上这些,都是Eric Kandel的观点。我读过之后,大脑中一些Cleft发生了变化。为了巩固这些变化,我写了以上的文字。回忆其实就是复习,是在重建记忆,是一个创造性的过程。最近看到了一些朋友的回忆文章,按照我以前的想法——这么年轻就开始回忆了?现在我接受了——回忆其实是一种创造性的大脑活动。


书中提到的几个人物


  • 弗洛伊德

Eric Kandel是犹太人,出生于1929年的维也纳,1938年奥地利并入德国之后去往美国。维也纳在历史上的辉煌和犹太人在维也纳的辉煌,与自己离开维也纳前后的强烈对比,让Eric Kandel想研究这段时间的历史和文化,搞清楚怎么回事。但在哈佛大学读了两年之后,一门主课的老师突然去世了。他在这个时期的女朋友Anna父母都是精神分析学家,是弗洛伊德圈子里的主要人物,而且和他一样,都是出生和生活在维也纳,最后有被迫离开维也纳的犹太人。Anna的外祖父更是弗洛伊德的最好的朋友之一,Anna的母亲和弗洛伊德的女儿Anna Freud是闺蜜,生下女儿以后,以女儿取了闺蜜的名字。Eric Kandel本来就学习过弗洛伊德著作,和Anna一家及其朋友圈子的交往,点燃了他研究精神分析的兴趣。
弗洛伊德的理论中,人格由本我,自我和超我三个部分组成。Eric Kandel着迷于弗洛伊德的理论,非常想一探究竟。在研读弗洛伊德的著作过程中,他察觉到弗洛伊德本人曾经非常想找到人格和行为的生理学基础,但当时科学发展的程度还不具备条件。所以Eric Kandel选了基本生物学的课程,准备有机会沿着这条路做一些尝试。
1955年的秋天,Eric进去哥伦比亚大学生物实验室的时候,想法是研究大脑中本我,自我和超我都在什么地方。他被告知,要找到弗洛伊德理论的生理学基础,先需要研究清楚单个脑细胞。从此,Eric Kandel走上了开挂的科研之路。



  • 茨维格


茨维格也是维也纳的犹太人。Eric Kandel童年被迫离开维也纳是一段非常痛苦经历,书中还多次回顾了对奥地利那段历史,并写到后来几次重访维也纳的非常失望的经历。他感到奥地利在回避那段历史。看了这些内容,茨维格在维也纳生活的时间长得多,经历了更多的美好和辉煌的时刻,对维也纳的记忆要丰富得多。看到Eric Kandel对奥地利和维也纳失望的回忆,茨维格后来背井离乡,在南美自杀,似乎也好理解了。


  • 波普尔


奥匈帝国时期的维也纳是欧洲文化的中心,很多非常有成就的犹太人出生和生活在那里,包括皇帝约瑟夫一世。维特根斯坦和哈耶克这一对表兄弟都是犹太人。
还有卡尔波普尔。波普尔认为,科学不过是一种推测或者假想,必须有通过实验证伪的可能。否则就是伪科学。有一段时期,关于在Cleft中信号传输的机制是基于电信号还是生物化学信号,在科学界有一场激烈的争论。从维也纳逃亡到新西兰的神经生物学家A是主张电信号的主要人物,固执而又雄辩。有一天他碰到了从维也纳逃出来四处游荡的波普尔。波普尔告诉他,空口白话争论无益,你现在应该去优化你的实验,用最确凿的证据来证伪你的反对理论或者你自己的理论,而且,对反对你的理论的意见要持开放态度,因为科学不过是一种推测或假想,必须有通过实验证伪的可能,否则就是伪科学。A听后顿悟,回去埋头实验,很快根据更好的实验结果自己修正了观点,并从此改变了做学问的态度和方法。
比较有趣的是,基于他的科学哲学论断,波普尔认为,弗洛伊德的精神分析理论就是伪科学。
波普尔真是大师。《开放社会及其敌人》告诉我们,言论自由是人类社会中最重要的事情之一。


  • 克拉克



书的最后几章讲到了自我意识、自由意志等问题。可能还没有来得及动手设计实验并深入研究,基本上这方面的内容只是一些理论探讨。
生物学家中,关注这些问题的一个著名人物是克拉克,就是和沃森一起发现DNA的双螺旋结构的克拉克。克拉克还发现了基因的性质和mRNA的机制等,Eric Kandel非常推崇克拉克,视之为与哥白尼,牛顿,达尔文和爱因斯坦并列的伟大科学家。在去世前几个小时,去医院的路上,八十八岁的克拉克还在改一篇论文,论文提出了意识在大脑中的具体位置的一个猜想。

原文始发于微信公众号(网安志异):In Search of Memory

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