抽取受訓(xùn)海兔RNA注射入未受訓(xùn)海兔體內(nèi)示意圖(圖片由受訪者提供)
用圖表展示的實驗結(jié)果(圖片由受訪者提供)
被電線指著頭，加利福尼亞海兔沒有遲疑，蜷縮著躲避。它不懂電是什么，不會對此天然具有防御行為。美國加利福尼亞大學(xué)洛杉磯分校教授戴維·格蘭茲曼認為，這種行為可能來自一段記憶，這段記憶屬于另一只海兔——它領(lǐng)教過電擊的厲害。
上周，這名神經(jīng)生物學(xué)家和他的團隊于在線論文平臺eNuro上發(fā)布了最新的實驗成果。他們相信，上述海兔的反應(yīng)等同于“記憶移植”。1999年，全國高考作文題《假如記憶可以移植》引發(fā)了大討論。這個在當(dāng)時被視為頗具科幻色彩的話題似乎正在變?yōu)楝F(xiàn)實。
記憶移植的愿景重燃了治愈阿爾茨海默病的希望。根據(jù)《2015年世界阿爾茨海默病報告》，全世界平均每3秒鐘就有1例新發(fā)患者，預(yù)計2050年全球患者將突破1.3億人。我國目前阿爾茨海默病患者已經(jīng)超過800萬。
眾所周知，這種疾病會侵蝕人的記憶。
格蘭茲曼告訴中國青年報·中青在線記者，他明白那種痛苦，好像“用隱形墨水寫字”，不管怎么努力，什么都留不下來。他認為“大腦是諸多煎熬之源”，如PTSD(創(chuàng)傷后應(yīng)激反應(yīng)綜合征)、失憶癥。加深對記憶的了解，能讓人類擺脫更多苦難糾纏。
然而，這個實驗在學(xué)術(shù)界備受爭議，格蘭茲曼是個不折不扣的少數(shù)派。
又是海兔立的功
加利福尼亞海兔巴掌大，形似沒有殼的蝸牛，肥肚子下掖著裙擺式的肉腮。半個世紀(jì)以來，這些黏糊糊的、行動緩慢的家伙活躍在認知科學(xué)的研究中。它的神經(jīng)元相對更大，直徑可達1毫米，便于科學(xué)家在顯微鏡下觀察。它有2萬個神經(jīng)元，比哺乳動物少多了，卻具備不少和人類大腦神經(jīng)系統(tǒng)類似的屬性。
它們待在格蘭茲曼實驗室的潛水箱中。其中一些被格蘭茲曼和學(xué)生抓在手里，肉腮被電線杵著也不為所動，直到遭受電擊才慌忙收縮。重復(fù)多次，它們學(xué)乖了，不管有電沒電，一經(jīng)電線接觸就擺出防御姿勢，持續(xù)40秒左右。這種訓(xùn)練能讓海兔建立條件反射，將電線和畏縮的動作聯(lián)系起來。
接著，從這些訓(xùn)練過的海兔腦部，格蘭茲曼團隊提取了全部RNA(核糖核酸)物質(zhì)。和它大名鼎鼎的表親DNA(脫氧核糖核酸)一樣，RNA同樣為螺旋上升的雙鏈，攜帶著遺傳信息，廣泛分布在細胞之中。這些物質(zhì)被注入完全未受訓(xùn)練的海兔體內(nèi)。
24小時后，面對電線的試探，接受RNA注射的海兔熟練地縮起了肉腮，持續(xù)40秒。這令整個實驗室振奮，它們顯然獲得了未曾學(xué)習(xí)的經(jīng)驗。
團隊同樣提取了未受訓(xùn)海兔的RNA，這些物質(zhì)則無法使同樣“無知”的同類增長“見識”。格蘭茲曼團隊相信，RNA能催發(fā)某種遺傳性變化，而長期記憶就儲藏在RNA之中。
他們認為，這個實驗等同于將一群海兔的經(jīng)驗移植到另一群海兔體內(nèi)。RNA則是運載工具。
這個科幻小說一般的成功在學(xué)術(shù)圈內(nèi)立即引發(fā)了爭議。
設(shè)計實驗的邏輯鏈條遭到質(zhì)疑。一位伯克利大學(xué)的神經(jīng)科學(xué)學(xué)者對中國青年報·中青在線記者表示，海兔防御大概是某種自然反應(yīng)，受基因里的“開關(guān)”控制。格蘭茲曼的注射可能只是一不小心碰開了開關(guān)，并非移植了記憶。
曾在北京師范大學(xué)專注記憶研究的蔡瑛告訴中國青年報·中青在線記者，她不太放心的是RNA的活躍個性。這種蛋白被發(fā)現(xiàn)樂于參與身體的新陳代謝。或許它并不是儲存箱，而是一個塑料袋，記憶被兜進去，又很快離去。真正牢靠的記憶保管箱另有它處。“很長一段時間過去，這些被認為移植了長期記憶的海兔可能就什么都不記得了。”
格蘭茲曼的實驗與記憶研究的主導(dǎo)觀點相左。
加州理工學(xué)院知名的華人神經(jīng)科學(xué)家蔡立慧曾公開表示，這項研究“有趣而令人印象深刻”，但也“非常激進”。
她相信神經(jīng)突觸在記憶儲存中的重要作用，這也是整個記憶研究的主流觀點：記憶在神經(jīng)突觸的變化中產(chǎn)生，也儲存于其中。一個神經(jīng)元擁有成百上千個神經(jīng)突觸，像大樹延伸出繁茂的枝椏。突觸圓乎乎的小手能攀牢彼此，生物電流通過它們流轉(zhuǎn)，生物因此感受、思考、行動。
在主流的記憶研究中，也是海兔幫助人們認識到突觸對于記憶的重大作用。哥倫比亞大學(xué)生物化學(xué)與分子生物物理學(xué)系教授埃里克·坎德爾利用海兔防御機制研究它們的神經(jīng)元，得出長期記憶在突觸中存儲的重要結(jié)論，并因此摘得2000年諾貝爾生理學(xué)與醫(yī)學(xué)獎。
求求你做個實驗吧
格蘭茲曼對爭議有著充分的心理準(zhǔn)備，他深知自己的“非主流”身份。
對領(lǐng)域內(nèi)很多研究者來說，RNA引發(fā)的“記憶移植”是一個死胡同，并不值得嘗試。上世紀(jì)60年代，在一個激進的實驗中，研究者先訓(xùn)練一群絳蟲對光產(chǎn)生反應(yīng)，然后將它們剁碎，喂給一群未受訓(xùn)練的蟲子。飽食同類者似乎對光產(chǎn)生了腹中食物曾有的反應(yīng)。研究者懷疑，某種遺傳物質(zhì)起了作用。
“科學(xué)里不全是同類相食，你別緊張。”格蘭茲曼對中國青年報·中青在線記者說。這個實驗再未被順利復(fù)制，后來有關(guān)RNA的小鼠實驗也沒有成功。
轉(zhuǎn)入這個充滿爭議的方向，格蘭茲曼覺得迄今為止最具挑戰(zhàn)的是說服自己的學(xué)生幫忙做實驗。
他花了幾個月時間請求他們加入。他們則一遍遍拒絕自己的“老板”，即使還要靠他給開工資。
“你瘋了!”學(xué)生對他說。“求求你們先試一下好不好?”格蘭茲曼說。
格蘭茲曼并沒有一直質(zhì)疑主流理論。他曾在哥倫比亞大學(xué)以博士后身份開展研究，就在坎德爾的實驗室里。那會兒他最關(guān)心的是神經(jīng)突觸，并且認為只要努力學(xué)習(xí)這方面的知識，他總會明白記憶是怎么一回事。
“年輕啊，天真啊。”格蘭茲曼回憶起往事時感嘆，他如今白須光頭，小腹微凸。
他也并未和一些“RNA存儲長期記憶”理論的擁護者一樣，持有系統(tǒng)且自洽的反對理論。他只不過是被一項又一項的實驗結(jié)果推著走，反應(yīng)過來時已經(jīng)在現(xiàn)在的道路上。
當(dāng)年他“自我說服”，是因為一個轉(zhuǎn)折性的實驗。培養(yǎng)皿里有一群神經(jīng)元，在顯微鏡下像乒乓球一樣撞來撞去。他向其中注射藍墨水似的信息物質(zhì)，模擬生物長期記憶形成的過程。神經(jīng)元的突觸因此瘋狂生長，像迅速復(fù)制的小球。隨著時間的推移，小球又像陽光下的肥皂泡一樣一個個消失了。
實驗“挺酷”，格蘭茲曼回憶，不過也沒有啥超過預(yù)期的。
令他驚訝的是，后來他發(fā)現(xiàn)，盡管數(shù)量一致，培養(yǎng)皿里最初的那些突觸和最終留下的不是同一批，原始突觸和復(fù)制突觸誰留下，概率完全是隨機的。
他認為這表明了，盡管和記憶的形成密切相關(guān)，突觸與記憶存儲的關(guān)系并沒有想象中那么緊密，于是他將目光慢慢轉(zhuǎn)移到RNA上。
他不介意被命運轉(zhuǎn)折推著走。上世紀(jì)70年代，在披頭士的歌曲和“愛與和平”的呼聲中，年輕的格蘭茲曼一心想搞電影。他大二那年退學(xué)，只身去了紐約，在一家大型娛樂公司當(dāng)助理。他瞧不上好萊塢，憧憬“地下電影”。
這個夢很快破滅，格蘭茲曼重回校園，在印第安納大學(xué)念完心理學(xué)本科，又在斯坦福大學(xué)獲得了這個專業(yè)的博士學(xué)位。在斯坦福，他逐漸對認知神經(jīng)學(xué)發(fā)生了興趣，于是去了坎德爾的實驗室，接觸到了記憶研究。
“在這個領(lǐng)域的好處是，你不愁沒工作可做。”格蘭茲曼說。
活著就是人加上記憶
如果認定記憶存儲在RNA中，記憶移植成為可能。相比復(fù)雜的神經(jīng)突觸網(wǎng)絡(luò)，RNA更方便提取與復(fù)制。
格蘭茲曼舉了個“殘暴”的例子。一名鋼琴家被砍掉了手指，無法再演奏貝多芬，這并不代表他不會。
記憶就是這個鋼琴家，突觸是他的手指，而RNA是他的大腦。一個是表達，一個是存儲。只要RNA在，記憶就在。活躍的突觸因為年齡和疾病而衰弱，但裝上義肢，鋼琴家能重新敲響琴鍵，記憶也會重新被喚醒。
“它一直在那里，你沒有失去它。”格蘭茲曼說，“你只是需要花一些工夫把它找回來。”
我們通常會體會“嬰兒期失憶”，記不住嬰兒期的事情。關(guān)于這種現(xiàn)象有諸多解釋。格蘭茲曼認同1987年一位德國心理學(xué)家的理論：嬰兒期的記憶不會憑空消失，它們能在大腦層留下印記。
被阿爾茨海默病困擾的人則失去了找尋記憶的鑰匙。在記者采訪到的人中，一名男銷售員的祖父忘記了饑飽的概念。春節(jié)里小伙下樓拿個快遞的功夫，老人不間斷吞下了30多個餃子，一邊吃一邊吐。一位女制片人的外婆不再記得家人，包括這個她曾經(jīng)捧在手心里的小姑娘。老太太多疑、易怒，為家里的這么多“陌生人”感到驚恐。“我只能由著她忘。”她對中國青年報·中青在線記者說。
格蘭茲曼覺得自己還算幸運，沒有親人經(jīng)歷過這種痛苦。他熟知認知科學(xué)史上一位著名病人“H.M”。1953年，27歲的他因為手術(shù)而大腦受損，無法擁有長期記憶，“甚至比不上一條金魚”。
“沒有記憶你不算活著。”格蘭茲曼說“你只是暫時存在。”
“H.M”的大腦被研究了50年，人類開始了解記憶的功能和結(jié)構(gòu)。如今的記憶研究是個巨大的領(lǐng)域，細微的分支伸展開來：長期記憶、短期記憶、概念記憶如“蘋果是紅的”、語義記憶如“蘋果是什么意思”……人人都有一套辦法。
像格蘭茲曼這樣做動物實驗的有不少，他們探索出一系列經(jīng)典記憶模型，其中一些彼此否定。蔡瑛在北師大師從薛貴教授，主要參與人類實驗。“不可能把人殺掉提取物質(zhì)”，主要是給予刺激和引導(dǎo)，通過核磁共振觀察他們的大腦某處因活躍而亮起。
格蘭茲曼覺得自己比同類相食的蟲子那會兒已經(jīng)有了巨大的進步。那時的人們知道RNA的存在但并不了解，好像蒙著眼睛做實驗，難免失敗。他這一代則受益于遺傳生物學(xué)的長足發(fā)展，已經(jīng)明白RNA的工作機制和分類。格蘭茲曼認為，并非所有RNA都承擔(dān)儲存記憶工作，非編碼的那些才有此功能。
他覺得那不是一條死路，只是那時“條件不成熟”。
他希望未來能夠借助RNA找回失去的記憶。另一方面，通過逆轉(zhuǎn)喚醒記憶的過程，讓PTSD患者和其他因為壞記憶無法正常生活的人們能成功封存它們。
路還很長，格蘭茲曼需要進一步的動物實驗和培養(yǎng)皿觀察，確定海兔復(fù)制防御反應(yīng)背后的機制。最終搞清楚這些小動物的RNA是如何攜帶和儲存記憶的。
更麻煩的是，人類大腦擁有1000億個神經(jīng)元，其作用機制的復(fù)雜性與海兔不可相提并論。
迄今為止，沒有科學(xué)家能確定：記憶的本質(zhì)究竟是什么。
每一年年終蔡瑛翻閱《自然》雜志，都會在世界百大未解之謎里發(fā)現(xiàn)這個問題。沒有被全部人公認的模型，也沒有完全統(tǒng)一的理論。
RNA儲存長期記憶目前仍是一個新假說。格蘭茲曼只能一步一步走。做一個少數(shù)派，他有不安，怕自己確實弄錯了。但他把這些情緒打包藏好，讓它們沉睡在RNA里——如果他是正確的話。
他如今最期待的是有更多人重復(fù)自己的實驗。如此，這個方向就能獲得更多的重視。面對5年一次的國家基金委員會審查，他才能不那么艱難地拿到錢進行下一步工作。
治療重癥似乎遙遠，他也不相信真會有人憑借這門技術(shù)轉(zhuǎn)移記憶長生不老。他甚至懷疑，當(dāng)人類終于搞清楚記憶是什么時，我們的地球已經(jīng)不在了，大家全體移民外星——人類對宇宙的了解似乎會比對記憶的了解更深。
“我們的大腦比黑洞復(fù)雜多了。”格蘭茲曼說，“它精巧、復(fù)雜、又脆弱。”
