我們從與世界的個人互動中學習，我們對這些經歷的記憶有助於指導我們的行為。經驗和記憶是不可分割地聯絡在一起的，或者至少在最近一篇關於完全人造記憶形成的報告發表之前似乎是這樣。研究人員利用實驗動物，透過繪製自然記憶形成背後的腦回路，逆向工程了一個特定的自然記憶。然後，他們透過以自然記憶的模式刺激腦細胞來“訓練”另一隻動物。這樣做創造了一個人造記憶，其保留和回憶方式與自然記憶無法區分。
記憶對於從個人經驗敘事中產生的身份感至關重要。這項研究意義非凡，因為它表明，透過操縱大腦中的特定迴路，記憶可以從敘事中分離出來，並在完全沒有真實經驗的情況下形成。這項工作表明，通常對特定經驗做出反應的腦回路可以被人為地刺激，並在人造記憶中連線在一起。這種記憶可以透過真實環境中的適當感官線索來引發。這項研究提供了對記憶如何在大腦中形成的一些基本理解，並且是新興的記憶操縱科學的一部分，包括記憶的轉移、修復增強和消除。這些努力可能會對廣泛的個體產生巨大影響，從那些與記憶障礙作鬥爭的人到那些忍受創傷性記憶的人，它們也具有廣泛的社會和倫理意義。
在最近的研究中，自然記憶是透過訓練小鼠將特定氣味（櫻花）與足部電擊聯絡起來而形成的，小鼠學會了透過向下穿過一個矩形測試室到達另一個充滿不同氣味（香芹籽）的末端來避免電擊。香芹籽的氣味來自一種叫做香芹酮的化學物質，而櫻花的氣味來自另一種化學物質，苯乙酮。研究人員發現，苯乙酮激活了一種特定型別的嗅覺感覺神經細胞上的特定型別的受體。
支援科學新聞報道
如果您喜歡這篇文章，請考慮支援我們屢獲殊榮的新聞報道，方式是 訂閱。透過購買訂閱，您正在幫助確保有關當今塑造我們世界的發現和思想的具有影響力的故事的未來。
然後，他們轉向一種複雜的技術，光遺傳學，來啟用這些嗅覺神經細胞。利用光遺傳學，光敏蛋白被用來刺激特定神經元，以響應透過手術植入大腦的光纖傳遞的光。在他們的第一個實驗中，研究人員使用了轉基因動物，這些動物僅在苯乙酮敏感的嗅覺神經中產生蛋白質。透過將足部電擊與苯乙酮敏感的嗅覺神經的光遺傳學光刺激配對，研究人員教會了動物將電擊與這些特定的苯乙酮敏感的感覺神經的活動聯絡起來。透過將足部電擊與苯乙酮敏感的嗅覺神經的光遺傳學光刺激配對，研究人員教會了動物將兩者聯絡起來。當他們後來測試小鼠時，它們避開了櫻花氣味。
這些初步步驟表明，動物不需要實際體驗氣味就可以記住氣味與有害足部電擊之間的聯絡。但這並不是完全人造的記憶，因為電擊仍然非常真實。為了構建完全人造的記憶，科學家需要以模仿足部電擊引起的神經活動的方式刺激大腦。
早期的研究表明，通往一個稱為腹側被蓋區 (VTA) 的結構的特定神經通路對於足部電擊的厭惡性至關重要。為了創造真正的人造記憶，研究人員需要以與刺激嗅覺感覺神經相同的方式刺激 VTA，但轉基因動物僅在這些神經中產生光敏蛋白。為了使用光遺傳學刺激，他們在相同的基因工程小鼠中刺激了嗅覺神經，並使用病毒將光敏蛋白也放置在 VTA 中。他們用光刺激嗅覺受體以模擬櫻花的氣味，然後刺激 VTA 以模擬厭惡性的足部電擊。動物回憶起了人造記憶，對它們從未遇到過的氣味做出反應，從而避免了它們從未接受過的電擊。
長期以來，記憶是如何在大腦中形成的——以及大腦中伴隨其形成的物理變化是什麼——一直是個謎。在這項研究中，導致新記憶產生的特定大腦區域的電刺激也激活了已知參與記憶形成的其他大腦區域，包括一個稱為基底外側杏仁核的區域。由於神經細胞透過稱為突觸的連線相互交流，因此一直認為突觸活動的改變是記憶形成的原因。在簡單的動物中，例如海兔Aplysia，記憶可以使用從經歷過記憶的個體中提取的 RNA 轉移到另一個個體。RNA 包含與記憶相關的動物神經中產生的蛋白質的程式碼。記憶已在齧齒動物中被部分轉移，方法是使用訓練過的動物的記憶中心（海馬體）的電活動記錄來刺激接受動物中類似的神經活動模式。這個過程與此處描述的新報告類似，因為刺激特定神經迴路的電活動被用來引發記憶。在記憶轉移的情況下，該模式來自訓練有素的動物，而在光遺傳學研究中，與記憶相關的電活動模式是在小鼠大腦內從頭構建的。這是關於完全人造記憶的第一份報告，它有助於建立對記憶如何被操縱的一些基本理解。
對記憶的研究和操縱記憶的努力進展迅速。“記憶假體”旨在透過電刺激人腦中的記憶中心來增強其形成和回憶，該假體是在國防高階研究計劃局 (DARPA) 的支援下開發的。 與此相反，使用被稱為“暖暖內含光藥物”（zeta 抑制肽，或 ZIP）——以暖暖內含光這部具有記憶主題的好萊塢電影命名——的記憶消除技術正在開發中，以治療慢性疼痛的回憶。
這些努力背後有合理的動機。記憶被稱為“靈魂的抄寫員”，它是個人歷史的來源。有些人可能尋求恢復丟失或部分丟失的記憶。另一些人，例如那些患有創傷後應激障礙或慢性疼痛的人，可能會尋求透過嘗試消除創傷性記憶來緩解痛苦。
此處用於創造人造記憶的方法不會很快在人類身上使用：我們誰都不是像實驗中使用的動物那樣的轉基因動物，我們也不太可能接受多個植入的光纖電纜和病毒注射。然而，隨著技術和策略的不斷發展，操縱人類記憶的可能性變得越來越真實。而像 DARPA 這樣的軍事機構的參與不可避免地使這些努力背後的動機受到懷疑。有沒有什麼事情是我們都需要害怕的，或者是我們必須或不應該做的？反烏托邦的可能性是顯而易見的。
創造人造記憶使我們更接近於瞭解記憶是如何形成的，並最終幫助我們理解和治療可怕的疾病，例如阿爾茨海默病。然而，記憶觸及了我們人性的核心，我們需要警惕任何操縱都以合乎道德的方式進行。