不知道你有没有过这样的经历，听一首老歌，读一本旧书，或者仅仅是一个一闪而过的画面，一种似曾相识的味道，回忆一下就跳到了几年前甚至几十年前？我猜大多数人一定有吧。所以记忆是什么呢？
我们要从Eric Kandel讲起，他是哥伦比亚大学生化和生理学教授，是2000年诺奖获得者之一，也是研究记忆形成分子机理的先驱者之一。
研究记忆要从存储记忆的器官“大脑”入手，但人脑有约860亿(86 billion)个神经细胞，而每个神经细胞又能和上千个周边神经细胞形成物理性的连接，名为突触(synapse)。神经生物学家常常热衷于把人脑和宇宙相提并论，毕竟在银河系里已知约有1000-4000亿(100-400 billion)颗恒星，而人脑甚至有远远多于这个数目的突触。但天体物理学家可能对此嗤之以鼻，大约是星河宇宙才是真正的浩瀚无垠。
由于人脑的复杂程度，Kandel教授选择了海兔(marine snail)，一种非常不起眼的低等海洋生物，它只有约20000个神经细胞，而且这些细胞大到肉眼可见。
那么怎么在海兔身上研究记忆呢？记忆的起点是学习，当海兔的虹吸管(siphon)被触碰，它的腮部(gill)肌肉会自然收缩，这是它的一种防御性条件反射，类似于我们碰到一个滚烫的东西，手会迅速收回。条件反射本身虽然不是学习，但其强度可以被学习改变。比如说给海兔尾部一个电刺激，然后再轻轻触碰它的虹吸管，那它的腮部肌肉收缩幅度会显著增强；当一天内给其尾部多次电刺激，即使在相隔几天后再次触碰虹吸管，海兔的腮部肌肉仍然会剧烈收缩，好像它记住了这件事情一样。这个行为其实就是一个学习过程，在神经生物学中被称为“敏化作用"(sensitization)。
既然海兔有学习行为，那么有哪些细胞参与了这个学习过程呢？正是由于海兔有大到肉眼可见的神经细胞，Kandel教授及同事们迅速找到了它感知触碰并且调节腮部肌肉收缩的神经细胞网络。非常简化地说，虹吸管表面的感觉神经元(sensory neuron)收到触碰的信号，然后告诉运动神经元(motor neuron)该收缩腮部肌肉了，可以理解为两个细胞之间的小对话(当然神经细胞网络一般都非常复杂，这里只是简化到两个细胞)。
那么细胞找到了，记忆又存储在哪里呢？记忆其实存储在两个神经细胞之间。Kandel教授和同事们发现，海兔在经历电刺激的敏化作用之后，它的神经细胞网络本身并没有发生变化，仍然是感觉神经元和运动神经元之间的对话，发生变化的地方在于这两个细胞的连接处，即突触。无论是短期还是长期记忆，这两个细胞之间的联系加强了，它们通过神经递质的交流变频繁了，甚至长出了新的突触。与此同时，记住的反面是忘记，忘记对应的也就是神经细胞之间逐渐变弱的联系以及甚至被移除的突触。所以记忆的本质就是脑细胞之间可增强可减弱的联系。再插一句，小婴儿一出生就有了他们一生所需的所有脑神经细胞，他们对世界的认识就是来源于不断增加的神经细胞连接。
因此熟能生巧这个词是有神经生物学依据的，碰巧这个词在一些外语里也都有体现，比如Übung macht Meister. (德语)和 Practice makes perfect. (英语)。只有不断练习不断重复，神经元之间才会形成永久的坚固的联系，长期记忆才得以形成。所以如果你觉得总是记不住某样事物，也许你应该试着再重复几遍。
回到最初的那个问题，记忆是什么。残酷地说，记忆不过是大脑里的物理性连接和化学性小分子；但温柔地说，记忆是我们柔软的过往，它是我妈妈等我放学给我留在被窝里保温的烤地瓜，它一定也是你的，想到就会感动的一些片段。在我们实现物理性穿梭时空之前，其实只要静静地躺着，闭上双眼回想以前的事，也就是一种时间旅行了。
Ref：
[1] ER Kandel. The molecular biology of memory storage: a dialogue between genes and synapses. Science. 2001. 294, 5544(1030-1038).
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