坎德爾——記憶偵探

1956年，還未成為美國著名科學家的埃里克·坎德爾（Eric Kandel）從紐約大學醫學院剛畢業，並通過了國家醫學考試。和所有同齡人一樣，面臨著職業上的選擇。是去做醫生還是追隨自己的興趣投身科學研究。

就在糾結時候，一個特殊的病例的出現，幫他做出了決定。

被刪除記憶的患者

這個病例，與記憶有關。

一位名叫亨利·莫萊森（Henry Molaison，H.M.）的患者，從小便患有癲癇，年齡越大癥狀越嚴重。為了治癒他，他的父母找到了哈特佛醫院的斯考維勒醫生（Dr. Scoville) 。

亨利·莫萊森（圖片來源：wikipedia）

斯考維勒是拉什利（Karl Lashley）的信徒，拉什利是美國生理心理學家，也是最早嘗試從大腦區域化的觀點探究學習神經生理基礎的人物之一，有神經心理學之父的稱號。曾在1929年拉什利做過一組實驗。切除老鼠的大腦皮層，觀察它們的記憶力變化。結果顯示，老鼠的記憶損失程度，跟缺損皮層的面積有關。[1]

拉什利（圖片來源：哈佛大學）

鑒於這個實驗信息，斯考維勒認為，莫萊森的癥狀是由海馬體引起的，那不妨將其去除。一方面，可以控制病情；另一方面，因為海馬體體積較小，也不會對記憶有什麼影響。所以，他切掉了莫萊森的海馬體。

結果，癲癇消失了，記憶也消失了。莫萊森記不住面孔，記不起應該刷牙；記不得母親早已過世，每一次他聽說這個消息，都以為母親剛剛去世，嚎啕大哭。[2]

坎德爾看到的，正是關於莫萊森的研究。這些研究表明，拉什利的結論是錯誤的，但記憶肯定是跟海馬體存在某種關聯的。

實現心愿

坎德爾的妻子，是一位非常特別的女性，比起嫁給醫生，她更希望嫁給一位清貧的知識分子，所以積極鼓勵坎德爾去研究自己喜歡的領域。

坎德爾與其妻子，1956年（圖片來源：mailman）

而坎德爾，大約也有自己的「私心」。他出生在維也納，家裡開玩具店，原本有一個幸福的家庭。然而，隨著納粹在歐洲的擴張，猶太人的日子越來越難。連一起玩耍的小夥伴都選擇遠離他，「我父親告誡我，不準再和你說話」。[3]朋友的背叛，總是痛苦的。「要是能有改變記憶的藥丸就好了」。或許這個小小的期望也影響了他當下的選擇。

坎德爾父親的玩具店（圖片來源：erickandel.blogspot.com）

既然選擇了繼續研究，坎德爾便開始迅速了解並掌握如何剝離神經、如何插入電極、如何記錄神經電變化等認知實驗的相關技能。期間坎德爾對貓做了一個實驗，得出了一個初步結論，海馬體存在自放電現象，即使沒有外界刺激，海馬體內的神經元，也會「竊竊私語」。[4]

貓和海兔幫了大忙

在對貓的海馬體進行了一系列成功的研究之後，坎德爾意識到要研究學習與記憶在海馬複雜網路中的儲存是一項非常困難的工作，他將目光轉向了簡單的無脊椎動物。

為準備挑選更簡單的實驗對象。他不停地參加研討會，與大量優秀腦科學家交流，從這些研討會中，坎德爾第一次了解到海兔（Aplysia）這種神奇的動物：一種由少量的腦神經控制著幾個簡單條件反射，並且具有巨大的裸眼可見的神經細胞。驚人完美的研究對象！

海兔（圖片來源：wikipedia）

海兔的神經節（圖片來源：usdbiology）

找到了研究對象自然就要設計實驗了，首先需要建立一個記憶模型。科研總是要站在前人的肩膀上，此時，坎德爾想到了巴甫洛夫。

在經典條件反射實驗中，巴甫洛夫搖動鈴鐺（刺激A），小狗側耳傾聽（反應A），巴甫洛夫端出食物（刺激B），小狗分泌唾液（反應B）。兩種反應，都出於本能，基因裡帶來的，換哪只狗都一樣。有意思的是，當巴甫洛夫將兩種刺激配對施加時，每次都先搖鈴、後投喂，實驗犬慢慢記住了其中的關聯，一聽到鈴鐺（刺激A）便分泌唾液（反應B）。

條件反射示意圖（圖片來源：khanacademy）

海兔有一種簡單且易於識別的行為——縮鰓反射。面對無害刺激，會無動於衷，只在有害刺激出現時縮鰓。

實驗示意圖[4]

坎德爾仿照條件反射實驗輕觸海兔（刺激A），海兔很快便意識到這是一種無害刺激，泰然自若（反應A）。接著，坎德爾電擊它的尾部（刺激B），這顯然是一個有害刺激，海兔出現了劇烈的縮鰓反應（反應B）。

隨後，坎德爾將兩種刺激配對施加，每次都先輕觸海兔、後電擊其尾部。海兔跟巴甫洛夫的狗一樣，慢慢也記住了輕觸和電擊之間存在關聯。所以每次遇到輕觸（刺激A）便出現縮鰓反射（反應B）。

有了記憶模型之後，坎德爾開始向神經細胞進軍。分離神經細胞、觀察它們的反應，結果發現，實驗過程中，海兔體內的神經元會分泌某種蛋白質。將其設法分離，海兔也隨之失憶，忘記了刺激A與刺激B之間的關聯重新回到本能模式。[5]

實驗示意圖

這種蛋白，今天稱之為反應結合蛋白（CPEB），是維持記憶的關鍵。[6]我們每天都接受海量的刺激，文字、畫面、聲音、觸覺、味道等等，其中大部分因為無害，會被神經細胞們丟棄。剩下那一小部分重要的，須長期保存。海馬體，便是短時刺激轉變為長時記憶的場所，反應結合蛋白最活躍的部位。所以，莫萊森被切除海馬體後，記不住應該刷牙，也記不住母親已經去世。

結語

從生理學到分子生物學，再到遺傳學，即使獲得諾貝爾獎之後，坎德爾仍舊在不斷進取。[7]

坎德爾近年來的研究顯示，將反應結合蛋白轉化為特定形態，有助於維持與記憶相關的神經元連接。

或許，他期望的記憶藥丸，真的不遠了吧。

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參考文獻

[1] MILNER B, SQUIRE L R, KANDEL E R. Cognitive neuroscience and the study of memory[J]. Neuron, 1998, 20(3): 445–468.

[2] 本尼迪克特?凱里. 如何學習[M]. 玉冰, 譯. 浙江人民出版社, 2017.

[3] DREIFUS C. A Quest to Understand How Memory Works[J]. The New York Times, 2012.

[4] 追尋記憶的痕迹[M]. 羅躍嘉, 譯. 中國輕工業出版社, 2007.

[5] 20世紀最偉大的心理學實驗[M]. 鄭雅方, 譯. 中國人民大學出版社, 2007.

[6] ROBERTSON B. An Interview with Eric Kandel[J]. The Journal of Physiology, 2010, 588(Pt 5): 743–745.

[7] ROSE S. Eric Kandel: making memories[J]. The Lancet, 2006, 367(9524): 1721–1722.

作者：趙言昌

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