如果说心脏是控制人类生死的开关，那么，大脑便是掌管人类智识和情绪的枢纽。在生物学上，心脏和大脑的运行机制都令人着迷。并且，由于人类思维和情感的复杂性，大脑的工作机制更显神秘，激起了很多生物科学家的研究兴趣。
诺贝尔生理学或医学奖获得者埃里克·坎德尔就是一位致力于脑科学研究的科学家。在《追寻记忆的痕迹》这本书中，埃里克·坎德尔追溯了他如何进入神经科学研究领域并在记忆存储的神经机制中取得突破的研究历程，同时也记录了新心智科学的发展历程。
《追寻记忆的痕迹》中讲解了很多脑科学的研究成果，让人大开眼界。更重要的是，它让读者认识到，许多看起来很抽象的事情，比如学习过程、记忆的形成、恐惧和焦虑情绪等，都能够从具体的生物学机制来解释和验证。大脑的运作过程不再是一个彻底封闭的黑匣子，它的工作机制正在被人类逐渐揭开。
记忆是如何改变大脑的？
常听人说，你的气质里藏着你看过的书、走过的路和爱过的人。人的阅历会在大脑里形成新的记忆，肯定给人带来了一定改变。但是这种改变很抽象。难道这种改变只存在于精神和心理层面么？并不是。科学研究证明，记忆能够让人产生实实在在的生物学上的改变。
通俗地说，新的记忆会改变你的大脑。如果你学会一首新歌，或者认识了一个新事物，你的大脑会发生相应的变化。这种改变发生在大脑神经元的层面。
神经元是大脑的基本结构和功能单元，有轴突和树突的结构。一个神经元的轴突，要与另一个神经元的树突在特定区域进行交流，才能传递信息。这个特定的区域，就叫做突触。而记忆对大脑的改变，就体现在突触上。
记忆又可以分为短时记忆和长时记忆。假如朋友让你临时记住一个手机号，你在当时的几分钟内记住了，可过后就忘了，这种就是短时记忆。而我们从小背会的唐诗宋词，可能一辈子都忘不了，这种就是长时记忆。
短时记忆和长时记忆对大脑造成的改变是不同的。具体来说，短时记忆改变了突触连接强度，而长时记忆不仅能改变突触连接强度并让它持续的时间更久，还会产生新的突触。埃里克·坎德尔通过在海兔身上的实验发现了这种变化。
这一发现也从生物学角度解释了“熟能生巧”的原理。给你一首唐诗，你可能花个几分钟就当场记下来了，但是一周或者一个月后，你就把它忘了。这时形成的是短时记忆，你的大脑里用于记忆这首诗的突触连接被增强了，但不能持续很久。假如你每天花几分钟来复习这首诗，坚持很长一段时间，让大脑对这首诗形成长时记忆，这样，不但大脑中的突触连接增强了，还产生了新的突触连接，就会把这首诗记得更长久。很明显，形成长时记忆的学习效果更好。重复能帮助短时记忆转化为长时记忆，坚持有规律的重复，能巩固长时记忆。
当然，以上说的是通常的情况。还有些例外，比如你第一次读到一首直击心灵的诗，或者亲眼看到了一种特别震撼的自然现象，这些记忆一旦形成就让人终生难忘，这可能是高度情绪化的状态下，大脑直接完成了长时记忆的形成过程。
进化中的生物机制是保守的
前面提到过，埃里克·坎德尔通过在海兔身上进行的实验，揭开了形成记忆的生物机制。而书中其他生物课题的科学研究也会以小鼠、果蝇等生物为研究对象。这就难免让人产生一个疑问：在这些跟人类看起来差距很大的动物身上做实验，所得出的结果，在人类身上同样正确么？
其实，表面上看起来很不一样的生物，在生物学角度上却可能很相似。比如人类和黑猩猩看起来外表相差很多，但是贾雷德·戴蒙德在《第三种黑猩猩》中提到过，DNA科学研究表明，人类和关系最近的两类黑猩猩的DNA差异只有1.6%。海兔、果蝇、小鼠这些用于科学实验的动物，在DNA上跟人类的差别肯定比黑猩猩和人类的差别更大，但是，它们的生命机制跟人类也存在着一定的共通之处。
埃里克·坎德尔在《追寻记忆的痕迹》中多次提到过，进化中的生物机制是很保守的。这种保守体现在两个方面。
首先，一些有效的基础生物机制是人类和许多其他动物共有的。比如人类和动物都具有的学习能力。虽然人类可以学会复杂的知识技能，而动物的学习能力集中在觅食、捕猎这些生存技能上，但如果深入到细胞、分子等层面的研究就会发现，这些生物层面的运作机制是人类和许多动物所共有的。拿记忆来说，实验证明，短时记忆的细胞机制、长时记忆开关的CREB调节蛋白，这些在几种不同动物中都是一样的。有效的生物机制对高等动物和低等动物一视同仁，在不同种类的动物身上都发挥作用。
另外，进化过程常常是把已有的生物机制拿来，活用到新用途上，而不是每次都进化出全新的生物机制来解决新问题。埃里克·坎德尔就提到，“构成记忆基础的生化反应并非专门用来支持记忆的”，神经元传递新号的机制是通用的，只是在记忆形成的过程中这种机制也派上了用场。埃里克·坎德尔进一步说道，“进化并不是一个原创设计师，它不会发明一套全新的方案来解决新问题。进化是一个修补匠。它反复地使用相同的基因，只是每次的用途都略有不同”。换句话说，在生物的进化过程中，原有的生物机制通过新的组合工作方式，发挥了新作用，让生物产生了新功能。
生物机制在进化中的这些保守表现，从结果反证了这些在漫长的进化过程中保留下来的基础生物机制不但有效而且非常有潜力，是禁得起长久的进化过程考验的。
《永无止境》电影剧照，图片来自网络
脑科学知识应用的科学和伦理双重考量
随着脑科学研究的不断进步，科学家们开始把目光转向脑科学知识的医学应用。这是个让人兴奋的应用领域。假如能够研发出治疗记忆损伤、精神疾病的药物，自然能给那些深受这类病痛折磨的患者带来福音。这是脑科学带给人类的新希望。
但是，鉴于大脑的运作复杂程度，这些研究成果是否经过了充足的医学论证和实验检验，是否能安全投入临床治疗，都需要经过科学合理的程序验证。只有成熟、安全、可靠的药物方案才应该被允许投入实际应用中。这是所有药物都应该通过的科学考量，脑科学相关的药物更应该严格把关。
在记忆、心理、精神这些特殊领域的治疗，药物所能达到的效果也是有限的。比如，脑中的多巴胺浓度跟精神分裂症相关，血清素的低浓度与抑郁症相关，但这些病症的治愈决不能单纯依靠药物调节。只用药物往往是无效的。更多的时候，药物被用来辅助心理治疗过程，增强治疗效果。
另一方面，在对脑科学研究成果的应用时，可能还需要经过审慎的伦理考量。一些生物技术比如克隆技术、DNA技术等，即使达到了一定的水平，但是否应该运用在人类身上，也会引起“人类是否要扮演上帝”的伦理争议。脑科学知识的应用也可能面临相似的伦理考量。
设想一下，如果研发出一种提高记忆力的特效药，能让学渣变成学霸，这种药物应该投入使用么？《永无止境》这部电影就讨论了相似的问题。电影里设定了一种能够快速提高大脑工作效率的特效药。服药之后，凡人瞬间变成超人，能力暴增，当然也伴随着严重的副作用。于是，这种神药像魔戒一样，引发了一连串的连锁反应。为了抢夺这种神药，别有目的的人很快展现出了贪婪、阴谋、暴力等人性阴暗面。原本想造福人类的神药，最终变成了害人的魔咒。
能力越大责任越大，越是对强大效力的技术进行应用，就越要通过社会责任和伦理道德的考验。脑科学知识的应用同样如此。毕竟大脑关系到智识和心理等复杂问题，对脑科学的未来应用，应该划定合理的安全疆界，足够谨慎是必要的。
2019.11.09雾凇
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