TED 史蒂夫·拉米雷斯及刘旭: 老鼠,雷射光束和被操控的记忆
作者: TED / 6799次阅读 时间: 2013年10月18日
标签: TED 记忆
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史蒂夫·拉米雷斯及刘旭: 老鼠,雷射光束和被操控的记忆

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我们能够改编记忆吗?这个带有科幻色彩的问题就是史蒂夫·拉米雷斯和刘旭在麻省理工学院实验室里要求证的问题。最后这对搭档向一只活老鼠发射了一道雷射光,从而激活并控制了它的记忆。在这场幽默的演讲中,两位科学家不仅分享了他们是如何做得到的,更重要的是他们为何而做。(录制于TEDx波士顿)

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c+bB{-Ib Ef;d0史蒂夫·拉米雷斯:就读研究生的第一年, 我常常待在自己的卧室里, 大吃Ben & Jerry's 冰淇淋, 看看一些没营养的电视节目, 或许,或许还听听泰勒·斯威夫特的歌。 我刚刚经历一场失恋嘛。 (笑声) 所以很长一段时间里,我所做的 就是一边反反复复地回忆有关我前任恋人的一切, 一边希望自己能摆脱那种 令人五脏都纠结的痛楚。心理学空间3y4B!n-d"?!}W[

*M#y1f{]qb0现在,我成为了一名神经科学家, 我也知道了有关那个人的记忆, 以及那记忆中所挟带的痛苦情感, 其实很大程度上是由不同脑区调控的。 所以我就想:我们是不是能深入到人们的大脑中, 仅仅剔除那种令人食不下咽的痛苦 却同时完好地保留关于那个前任恋人的记忆? 然后我意识到也许这个想法对现在来说 或许还是有些不切实际。 那么我们是不是可以先从在大脑中 找出一个单一记忆开始着手做起呢? 我们是否可以跳转到一段过往记忆并在 现实中重新演绎, 甚至也许可以稍稍改编一下记忆的内容?

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O5ab*t j0不过现在,全世界有一个人,我倒是希望她 现在没看到这段演讲。心理学空间]KZ*V%g{,M/O

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(笑声)

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9hW&x7l:\6eH {X&]0所以啦,凡事都有代价。 也许以上这些设想会让你想起《全面回忆》、 《暖暖内含光》、 或者《盗梦空间》这些电影。 但是和我们研究人员合作的 电影明星 却都是实验室的大牌。

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刘旭:(也就是)试验鼠。心理学空间gX+z6W@NE'q1Q

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(笑声)心理学空间[G+en%t9y8qV8ul

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作为神经科学家,我们通过研究老鼠, 来尝试理解记忆的运作, 今天,我们希望向你们证明 我们事实上能够在大脑中 快速激活一段记忆。 要完成这个任务,我们只需要两个简单的步骤。 首先,在大脑中找到并且标记一段记忆, 然后用开关激活它。 就是这么简单。 (笑声)

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史蒂夫:你们信服了吗? 其实,在大脑中找到一段记忆并非如此简单。心理学空间Fh c_%l1r|[n5x

9~Jy nm1t^G6V0刘旭:确实。这其实要比 在稻草堆中找到一根针要难得多, 因为至少,针还是一个 你能确实触摸到的实物。 但记忆不是。 并且,大脑中的脑细胞可比 稻草堆中的稻谷要多得多。 所以,这个任务似乎异常艰难。 但幸运的是,我们从大脑自身得到了帮助。 事实上我们只需要 让大脑自己生成一段记忆, 然后大脑会告诉我们哪些脑细胞 参与了这一段记忆的组成。

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H\-D T }GNA0史蒂夫:那么在我回忆前任恋人的时候, 我的大脑中究竟发生了什么呢? 如果你们能暂且抛开人类道德, 即刻将我的大脑切片解剖, 你们就能看到在我回忆那段记忆时, 很多脑区正处于活跃状态。 在这其中, 海马体是最为持续活跃的脑区域。 这一脑区负责处理 对我们来说独具意义的记忆, 这一点也使得海马体成为可供深入研究的理想目标, 我们可以试着在海马体中找到,并或许激活一段记忆。

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&vRj"heq0刘旭:当你聚焦于海马体, 当然你会看到许多脑细胞, 但我们也能够找到参与 某一特定记忆的那些细胞, 因为每当一个脑细胞在活动时, 比如说当它正在形成一段记忆时, 它也会同时留下“足迹”,通过这些足迹我们可以得知 这些脑细胞近期有活跃过。心理学空间b(?-PG%rNrI,U)b

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史蒂夫:这就好比通过夜晚的大楼灯光, 你可以推知有人可能在某一时段在那里工作过。 事实上,每一个细胞中都有一些传感器, 这些传感器 只有在该细胞工作时开启。 它们就像透出亮光的生物窗, 告诉我们某一细胞刚刚处于激活状态。心理学空间5g%u/C+N'yv/e.p[r

Poc1[uVK X0刘旭:因此我们获取这种传感器的一小部分, 并将这一部分连接到用于控制脑细胞的开关上, 然后我们将这一开关植入于人造病毒中, 并注射于实验鼠大脑。 所以每当一段记忆形成时, 人造开关就会被安装到。 参与其中的每一个脑细胞

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史蒂夫:这就是海马体 形成一段记忆后的形态。 你们所看到的这一蓝色区域 密集分布着许多脑细胞; 但是这些绿色标记的脑细胞, 则是与某一特定的恐惧记忆有关。 则是与某一特定的恐惧记忆有关。 所以你们现在看到的就是“恐惧”形成瞬间的结晶 所以你们现在看到的就是“恐惧”形成瞬间的结晶 你们现在看到的其实是一组记忆横截面心理学空间i+PEw0zd%D3U

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刘旭:现在来看看我们刚刚提到的开关, 理论上这个开关的运作速度要非常快。 运作这一开关不能耗上几分钟或几小时。 相反它的工作速度单位 要以大脑的运作速度(毫秒)为单位。

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史蒂夫:所以你怎么看,刘旭? 你觉得我们能用医学用药 来激活或减退大脑细胞的活动?心理学空间b(p1q],J$JF

'tC&@uro[0刘旭:行不通吧。 药物太难控制了,它们全身乱跑。 而且等它们作用到脑细胞上就太慢咯。 所以我们不太可能用药物来及时控制记忆。 那史蒂夫,你觉得用电流刺激大脑这个想法如何?心理学空间1sp%Q;z#wa \4ew

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史蒂夫:嗯,电流的速度确实快, 但是我们不太可能将电流精确定位于 参与一段记忆行程的那些特定脑细胞, 而且我们很有可能会把大脑烤糊。心理学空间Z"g;s\ t

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刘旭:噢,那倒是真的。嗯,那看来, 我们确实得要找到一个更好的方法, 能以光速来控制大脑。心理学空间$^N$Pt` Q8}q,Q2m a3@

m$|,A KH'Ok0史蒂夫:对了,光的穿行速度不就是光速嘛。 所以或许我们就可以 用光来激活或消退记忆......

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刘旭:那样确实够快

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2k-zN c,ygq+Y3Upu!_0史蒂夫: 而且由于脑细胞通常 对光波没有反应, 所以能对光波产生反应的 就是那些挟带光敏开光的细胞。 要做到这点,首先我们必须诱使脑细胞 对镭射光产生反应。心理学空间 G3E%Ard2dv*bG

3A2{p^J#zQ0刘旭:对!你们没有听错。 我们要试着向大脑发射镭射光。 (笑声)心理学空间jE]iC'd-IK9u M@ y

9Zt/v a0h-Yn'@lE0史蒂夫:而我们依靠的技术就是光遗传学 通过光遗传学我们得到了这个“光开关” 来开启或关闭脑细胞, 这个开关就叫做光敏感通道, 也就是这里显示的附于这个脑细胞的绿色小点。 你们可以将光敏感通道看作一种光敏开关, 它可以被人工安置于脑细胞中, 因此现在我们就可以使用这一开关 只要简单点击一下开关 我们就能激活或减退脑细胞的活动, 并且我们用的是光波来点击开关。 刘旭:我们将这一类似光敏开关的紫红质通道蛋白 安装于我们刚刚提到的传感器上, 并将它注于脑内。 所以每当一段记忆形成时, 光敏开关也会被安装到 参与这一特定记忆的每一个细胞上 正如你们所见,我们也就能 通过调控镭射光来控制脑细胞啦。心理学空间nYJ*}u ]:h'mE

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史蒂夫:那么我们现在就来测试一下吧。 我们拿出实验鼠, 将它们放到和这个盒子一模一样的盒中, 然后施于它们一个轻微的足电击, 以使它们对这个盒子形成恐惧记忆。 它们记得在这个盒子里发生过不好的事。 现在在我们的大脑中,海马体内有 参与形成这一恐惧记忆的活跃脑细胞, 现在只有这些细胞带有紫红质通道蛋白。

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刘旭:当你像老鼠那么小的时候, 会感觉仿佛全世界都要欺压你 而你最好的应对办法 就是尽量把自己藏好。 每当老鼠害怕时, 它最典型的表现 就是藏到盒子的一角, 一动也不动 我们称这个姿势为“定格” 因此只要老鼠记得在这个盒子里发生过不愉快的事, 当我们将它们放回盒中时, 老鼠就会表现出“定格”行为, 因为它不想被 盒中任何可能的危险捕获。心理学空间~)wz:vq#zHI,ha6o

;K"EpE2e.\-gG0史蒂夫:你们可以将“定格”理解为, 你好好地走在路上,想着你自己的事情, 突然不经意地你就撞上了 你的前女友或前男友, 就在那令人恐慌的两秒内, 你开始想,“我该怎么做?我要打招呼吗? 我要和他们握手吗?还是转身就跑? 还是就坐在这里,假装自己不存在?” 这些在你脑中一闪而过的念头令你四肢僵硬、 而你脸上的表情就像车头灯照射下的惊恐小鹿。心理学空间+h.|4D C.qfi

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刘旭:然而当你将实验鼠置于一个截然不同的新盒中, 就像这里的第二个盒子, 它就不会害怕。 因为它没有理由对这个新环境产生恐惧。

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r Jauf^W0但是如果我们将实验鼠放于这个新盒中 同时用镭射光 激活之前的那段恐惧记忆 我们能否将对于第一个盒子的那段记忆 在这个新环境中重现呢?

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史蒂夫:不错,这就是那个耗价百万的实验。 现在就让我们把那一天的记忆重现, 我记得那一天波士顿红袜队正巧打赢一场比赛, 那是一个绿意盎然的春日, 最适宜在小河中划船, 然后也许去波士顿北区 买几个奶油甜馅煎饼卷 啊,只是说说而已。 事实上刘旭和我, 当时正在一间没有窗户的小黑屋里, 双眼一眨不眨 因为我们的目光正牢牢盯住电脑屏幕 我们当时正看着这只老鼠 第一次尝试用我们的技术 来激活一段记忆。心理学空间%u5dCU'r V#oe

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刘旭:而这就是我们看到的: 当我们第一次将老鼠放进这只盒子时, 它在探索,这边嗅嗅,那边转转, 完全沉浸在自己的世界里, 事实上,老鼠天性就是好奇心旺盛的动物。 事实上,老鼠天性就是好奇心旺盛的动物。 他们想知道:这个新盒子里有什么 这里很有趣啊。 但是当我们打开镭射光 就像你们现在看到的 突然之间实验鼠进入了“定格”模式。 它停在那里,身体一动不动 很显然它僵住了。 似乎我们能够将 对于第一个盒子的恐惧记忆带回到 这个全新的环境中。

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E+ilw4I1?5M0当我和Steve看到这些时, 我们也像实验鼠一样惊呆了。 (笑声) 当实验结束后,我们两啥也没说, 一声不响地离开了房间。心理学空间&b/\O(JQL2c]

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过了有点长、有点尴尬的一段时间后, 史蒂夫首先开口了。心理学空间6M)L#~ Ri:b$I$z|A

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史蒂夫:“所以那个成功了?”

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刘旭:“是啊,”我说。“它确确实实成功了!” 我们对此兴奋不已。 然后我们在《自然》杂志 发表了这一发现。 自从发表以来, 我们从互联网 收到了无数的评论。 也许我们可以看看其中的某些评论。·

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“天呐!终于...... 有太多太多的新发现了:虚拟现实,神经控制,梦境的视觉再现,神经编码,’记忆的记录与再记录‘, 心理疾病,啊,未来太棒了”

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史蒂夫:你首先会注意到人们 对这类研究有着非常强烈的观点。 我完全同意 第一条评论所体现的乐观性, 如果用零到摩根弗里曼的声音这一范围作为量表, 这恰巧是我听过的 对我们的工作给出的最打动人的称赞 (笑声) 但你也将看到,这并不是唯一的观点。心理学空间*~d gGW;\3S[

E4T9g4K,w0“这太可怕了......如果他们能在几年内轻而易举地将这一技术用于人类?!天呐,我们完蛋了”

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.XOr$r RDs/_Z`w0刘旭:确实,如果我们看看第二条, 我想我们不得不说, 它的评价并不那么正面 但也正提醒我们, 虽然现在我们只是试验于老鼠身上, 但也许我们也该开始思考、探讨 记忆控制 可能产生的道德后果。

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9w8i*wE7R%@ IU0史蒂夫:现在,鉴于第三条评论, 我们想要向你们报告我们实验室 正在研究的第三个项目。我们称其为“盗梦空间”项目。 “他们应该把这个拍成电影。他们将思想、观念植入于人脑,借此他们就可以为私利操控人类。这就是:盗梦空间。” 于是我们就此推论:既然我们能够重新激活一段记忆, 那么何不开始操纵这段记忆? 我们是不是可以将它变为一段错误记忆?心理学空间U e0o ?v

H7} o7dq`%i0G0刘旭:所有记忆都是复杂的,它们总是处于动态模式, 用个简化的比喻,我们可以将记忆想象为 一段电影。 目前我们所说的只是我们能够控制 这段电影片段的“播放”按钮, 借此我们可以随时随地地播放这段影片。 但是我们是否可以深入大脑内部、 并改编这段影片, 让它不同于原片? 是的,我们可以。 事实上我们所要做的仅仅是 重新用镭射光激活一段记忆,就像我们刚刚做的那样, 但同时,如果我们呈现新的信息 并将新信息融入老的记忆中, 这将会改变原先的记忆。 这就像制作一段混音录音。心理学空间(zUtS"^

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史蒂夫:那么怎么做呢? 这次我们不找大脑中的恐惧记忆了, 而是将我们的实验动物 放在一个蓝盒子里,就像这边的这个, 然后我们找到大脑中表示这个蓝盒子的脑细胞, 诱使它们对光波产生反应, 就像我们刚刚说的那样, 然后第二天,我们把动物放在 它们从未待过的红盒子里 接着我们向大脑发射光束,从而激活动物 对于蓝盒子的记忆。 那么将会发生什么呢:当动物 正在回忆关于蓝盒子的记忆时, 我们施于它轻度的足电击? 我们想要人工形成老鼠对 蓝盒子和足电击反应之间的联系。 我们想要人工形成老鼠对 蓝盒子和足电击反应之间的联系。 我们想要人工形成老鼠对 蓝盒子和足电击反应之间的联系。 我们想把两者联系起来。 为了测试联系是否产生, 我们再一次 将动物放回蓝盒中。 就在这之前,我们已在动物回忆蓝盒时 对它施加了轻微的足电击, 而现在老鼠却出现了"定格"反应, 这就好像在记忆中它确实在蓝盒中遭到了电击, 虽然实际上这从未发生过。 由此错误记忆就生成了, 因为我们的试验动物对环境产生了错误的“恐惧”反应, 而实际上, 在那个环境中什么坏事都没发生。

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刘旭:到现在为止,我们仅仅是在讨论 这个光控开关的“开启”功能。 事实上,我们的光控开关还有“关闭”功能, 不难想象, 有了这个光控“关闭'开关, 我们也可以随时随地关闭一段记忆。心理学空间b8q p7?3?

p3gkl_0所以今天我们所讨论的研究 都是基于神经科学的一条哲学原则, 即大脑虽然看似神秘, 但其实也是由可以被我们所调控的物质基础所组成的。心理学空间&P"N6s6Tm7f&~/FH^

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史蒂夫:而对我个人来说, 我可以预见我们将能够重新激活 任何我们想激活的记忆。 而同时我们也可以消除不想要的记忆。 我甚至可以预见 改编记忆将成为现实, 因为在这个时代我们能够 从科幻小说之树上摘取”问题“果实 然后将它们投入现实试验。心理学空间;gD8d|:G1Z|`#a7\

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刘旭:如今,全世界的科研人员 和其它工作者 都在用相似的方法来激活和改写各种记忆, 无论是旧的记忆、新的记忆,积极的或消极的, 这样我们便能够更好地理解 记忆的运作。

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r$m/X\u'Q0史蒂夫:例如,我们实验室的一个研究小组 发现了生成恐惧记忆的相关脑细胞, 并使它们产生愉快记忆。 这就是我所说的改编记忆。 我们实验室的一名研究人员甚至能够 在雄性老鼠大脑中再现激活雌性老鼠的记忆, 据说这是一段相当愉快的经历。心理学空间:c!x{%R[Xbx S bl?

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刘旭:不错,我们正生活在一个令人振奋的时刻, 在这里科学发展没有任何外在限速, 它只为我们的想象力所缚。

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7Pd Y.[7d*a0史蒂夫:那么最后,我们要如何运用我们的新发现呢? 又如何将这一技术继续推进呢? 这些问题不仅仅是实验室中的问题, 这些问题不仅仅是实验室中的问题, 所以我们今天讲座的目的之一 除了是要向大家介绍 当代神经科学的新可能, 但同样重要的是 我们想鼓动每个人都加入到这场交流中。 让我们作为一个团队来共同思考这一新发现新技术 究竟意味着什么, 从这个起点我们可以又该走向何方。 因为刘旭和我都认为 有一些非常重要的决定在前方等着我们。心理学空间kp$Pm8Y5W:]L9A

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谢谢大家。 刘旭:谢谢各位心理学空间`ai7s u+S\1m M

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