《追寻记忆的痕迹》:靠着海兔,他破解记忆谜题,摘取诺贝尔奖
爱因斯坦提出相对论,还曾设想过一种新的空间结构——四维空间,在传统的三维世界之上,又增加了时间维度,启发了人们关于时空旅行的脑洞。
相对论以光速恒定和光速不可突破为基石,本身就否定了时空旅行的可能性。但是,科学家做不到的,并不等于作家做不到。在上个世纪,时空旅行就已经成为影视文学、科幻小说用滥了的梗。不能穿越时空?恐怕网文的半壁江山就没了。
在目前以及可以预见的未来所能达到的技术条件下,穿越时空是不可能的。不过,另有一种穿越时空的旅行,倒是随时随地可以实现,那就是“心理时间旅行”:
你随意就能回想起自己进入高中的第一天、第一次约会、第一次坠入爱河。回忆这些往事时你不只是记起了一件事,你还感受到了这件事发生时的氛围——景象、声音、气味、社会环境、时间、谈话内容,以及情绪基调。
所谓的“心理时间旅行”,其实就是记忆。随着这段富有浪漫气息的开场白,诺贝尔奖获得者、美国科学家埃里克·坎德尔开始了他漫长而又丰富的人生回忆——就是后浪出版公司推出的这本《追寻记忆的痕迹:新心智科学的开创历程》。
埃里克·坎德尔(Eric Richard Kandel ),1929年11月7日出生于奥地利的维也纳,二战期间随家人移居美国,获美国国籍。1952年,他毕业于哈佛大学历史与文学专业,1956年在纽约大学获得医学博士学位。
坎德尔一生致力于精神病学和生理学研究领域,开启了神经科学中的学习和记忆领域细胞分子层次研究的全新科学领域。他在1983年就获得了素有"美国的诺贝尔奖"之称的"亚伯雷斯克奖"(Albert Lasker Award)的基础医学研究奖,也在1983年就成为哥伦比亚大学学术地位最崇高的"大学教授"(University Professor)。
记忆是这本书的关键。因为“回忆过往,使我们得以摆脱时空的束缚,在完全不同的维度里来去自如”。通过记忆,作者展示了从1938年11月开始的人生之旅(当时他九岁)。
更重要的,记忆是埃里克·坎德尔毕生研究的对象。因为“在大脑记忆存储方面的研究”,他于2000年与好友保罗·格林加德、阿尔维德·卡尔森共同获得了诺贝尔生理学与医学奖。
这两方面构成了这本书的“双螺旋结构”:丰富多彩的个人经历和科研生涯,以及50年来科学界在心智研究领域取得非凡成就的学术史。
听从内心的召唤,两番转轨,终成大业
1929年,坎德尔出生于奥地利的维也纳。作为犹太人,他们一家从1938年开始,就不断受到迫害。一年后,一家人先后搬到了纽约。
这段受迫害的经历很短,但作者印象深刻。上大学时,他痴迷于奥地利和德国的当代史,打算成为一名思想史学家,去了解那些灾难性事件发生时的政治及文化背景,探究“一个在前一刻还热爱艺术和音乐的民族为何会在下一刻就犯下野蛮而残暴的罪行”,所以他在哈佛大学读的是历史与文学专业。
大学最后一年( 1951—1952),他对精神分析着了迷。弗洛伊德开创的这门学科,通过层层揭开个人记忆和经历的帘幕,来理解人类动机、思想和行为的非理性根源。于是,他放弃历史和文学专业,1952年,他进入纽约大学医学院。
原本他想做一个执业精神分析师、医师,但在医学院,他目睹了生物学正在发生的革命:科学家们揭示了DNA的结构,从此人们可以对细胞的基因和分子运作方式进行科学研究。他相信,假以时日,研究将会推进到组成人脑这一宇宙中最复杂器官的细胞中。
他想,什么是精神病的核心问题呢?除了基因以外,记忆是最重要的。所以坎德尔决定朝脑部和记忆的方向发展,开始思考如何通过生物学方法探索学习和记忆的谜题。
他的直觉是对的。尽管当时他投入的是一片学术处女地,但前景远大。正如作者回顾的:
我进入哈佛时要成为一名历史学家,离开时要成为一名精神分析师,只有放弃这两条路,我才得以跟随我的直觉,觉得必须穿越大脑的细胞通路才能通往真正理解心智的大路。通过跟随我的本能和无意识思维过程,听从在那时还显得遥远而难以捉摸的科学召唤,我被带入了一个无比惬意的人生。
捧读这本厚书,跟着作者的记忆,看他懵懂童年遭遇苦难,看他考入大学确立志业,看他追求爱情经营家庭,看他专注科研走向巅峰,看他转化成果造福大众,看他功成名就继续奋斗。我们看到,一个优秀的人是如何一步一步走向成功并保持成功的。
记忆令人着迷,借助海兔,揭开谜题
记忆这件事,具有多重的重大意义。它是文学的,也是哲学的,更是生物学的。
记忆是很多文学家,特别是意识流作家的创作灵感。如弗吉尼亚·伍尔夫,她的童年记忆总是处于她意识的边缘,随时准备涌起。她能够精致地描述她回忆起的往事细节。因此,在母亲去世多年之后,伍尔夫对她的记忆依然鲜活:
……她就在那里,位于我的“童年”这个庄严教堂空间的正中央;从一开始她就在那里。我最初的记忆是倚着她的膝部。……然后我看到她穿着白色睡袍站在阳台上。……尽管她在我13岁的时候就去世了,可是关于她的记忆,直到我44岁时还一直萦绕着我。……这些场景……它们为什么在年复一年中完好无损地保存了下来,难道它们是由一些更为永恒的材料做成的吗?
田纳西·威廉斯在《牛奶车不再在此停留》中描述:“你可否意识得到……除了那如白驹过隙稍纵即逝的每一个此刻,人生都是记忆?人生除了每一个逝去的瞬间……实际上都是记忆。”
记忆这个现象,当然也很早就引起哲学家的关注。苏格拉底和柏拉图在西方哲学起源时期就探讨过记忆的本质。17世纪以来,西方思想史存在着两种相对立的关于心智的哲学观点——经验主义和理性主义。
英国经验主义者约翰·洛克认为心智并不拥有与生俱来的知识,而是一块逐渐被经验填满的白板。我们所了解的关于这个世界的每一件事都是习得的。因此我们越是频繁地遇到一个想法,越能有效地将它与其他想法联结起来,这个想法对我们心智的影响就越持久。
德国理性主义哲学家伊曼努尔·康德则持相反观点。他认为我们生来就具有一些知识的内置模板,康德称这些模板为先验知识,它们决定了感觉经验如何被接收以及被理解。人类生来就具有建立空间和时间秩序的规则,当其他感觉被激发时——无论是被物体、旋律或触摸体验——它们会以特定的方式自发地交织在空间和时间之中。
坎德尔的研究证明,记忆不是一个简单的存贮过程,而是大脑的创造过程。大脑并不是简单地通过感觉接收原始数据并忠实地复制出来,相反,各个感觉系统首先分析并拆解这些原始输入信息,然后根据其内置连接和规则来重建它们——这些都符合伊曼努尔·康德的洞见!
但这如何用科学实验来证明呢?
坎德尔指出,在DNA结构发现之前,人们对记忆的研究都只是停留在哲学推理的层面上。无论哲学还是精神分析学,都把大脑视为一个黑箱,一个未知之物。这两个学科并不直接对大脑进行研究,无法解决经验主义与理性主义之争。
直接研究大脑正是生物学正在开始做的事情。詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克里克在1953 年发现了DNA的结构,掀起了一场生物学革命,它为科学家提供了一个理论框架,来理解基因携带的信息如何控制细胞功能:基因如何受到调控,它们又如何合成决定细胞功能的蛋白质,以及发育过程如何开启、关闭基因和蛋白质来决定生物的身体构造。
正是这些非凡的成就,让生物学从诸多科学领域中脫颖而出,成为与物理学和化学并驾齐驱的核心学科。
坎德尔和他的伙伴也找到了合适的实验材料——海兔。他们发现,海兔长时敏感化伴随的细胞变化与哺乳动物脑内长时记忆伴随的变化很相似:长时记忆需要合成新蛋白质。海兔研究的结果还显示出,神经系统的可塑性—神经细胞改变突触强度甚至数量的能力—是学习与长时记忆背后的机制。
这里就引用诺奖颁奖词来概括作者(和另外两个获奖者)的贡献吧,他们的工作恰好是递进关系:
阿尔维德·卡尔森的研究让我们知道了帕金森氏病是由于突触无法释放多巴胺造成的。我们知道,我们能够用一种简单分子左旋多巴来取代这一丧失的功能,它可以补充耗尽的多巴胺存储,通过这种方式,数以百万计的人过上了更好的生活。
我们从保罗·格林加德的工作中知道了上述过程是如何发生的。第二信使如何激活蛋白激酶,进而引起细胞反应的变化。我们开始看到磷酸化在协调不同递质进入神经细胞的过程中扮演的核心角色。
最后,埃里克·坎德尔的工作向我们展示了这些递质如何通过第二递质和蛋白磷酸化,创造出短时和长时记忆,形成我们存在并与这个世界进行有意义互动的根基。
坎德尔满怀信心地展望,在融汇了新知识并且获得了信心之后,生物学将注意力转向了它最为远大的目标:理解人类心智的生物学本质。这个曾经长期被人们认为无法纳入科学研究的领域,如今方兴未艾。
小结:知识的愉悦,思维的乐趣
如果你因为这是一部科学家写的传记,而担心它文笔枯燥或者过于专业的话,那么大可不必。
坎德尔早年在哈佛大学时主修历史和文学,文学素养深厚,弗吉尼亚·伍尔夫、田纳西·威廉斯、列夫·托尔斯泰等文学家经常携带作品出场;作者文笔流畅、读来如风行水上。
作者经常从文学获得灵感,如在讨论恐惧的反面是什么,感受到安全、确信和快乐又是怎么一回事的时候,作者想起了列夫·托尔斯泰的《安娜·卡列尼娜》开篇第一句:“幸福的家庭都是相似的,不幸的家庭各有各的不幸。”
他说,托尔斯泰这句文学性的陈述蕴含了这样一个科学道理:焦虑和抑郁可以有许多形式而积极情绪——安全感和幸福感——则具有共同的特征。带着这个想法,他和同伴探索了习得性安全(我们假定存在这样一种幸福感)的神经生物学特征。
——这本“讲述一桩为世俗所不容的风流韵事的悲剧性后果的小说”(坎德尔语)还可以这样来读!
同时,作为心智科学研究的领军人物,他把神经科学和心理学史上关于记忆的重要研究成果都做了介绍,从苏格拉底、柏拉图、洛克、康德……一直到他和他的伙伴们,都先后登场。整本书群星璀璨,光诺奖得主就有几十位。
为让这些重要成果易于理解,他又对数百年沉淀下来的相关基础知识进行了传授,读者有如在聆听由一位诺奖得主领衔的《神经科学导论》公开课。
正如美国科学院院士、“社会生物学之父”E.O.威尔逊所说:“《追寻记忆的痕迹》融自传、科学史和基础生物学于一炉,是一部无出其右的才华横溢之作。它令人信服地展示了何谓一流科学,以及如何创造一流科学。”
读这本书,你既可以体会站在人类知识河流旁边观看知识冲决而过的愉悦,也可以享受随着作者探索发现之旅的思维激荡的乐趣!