虛假記憶和真實記憶的區別就像珠寶一樣：總是虛假的那些看起來最真實、最耀眼.
超現實主義畫家薩爾瓦多·達利的這句引言在我思考來自兩個神經生物學實驗室的最新奇蹟時浮現在腦海。但在我們討論這個之前，讓我們記住，自從柏拉圖和亞里士多德首次將記憶比作蠟板上的印記以來，哲學家和自然科學家一直在尋找記憶的物理基礎。在20世紀上半葉，心理學家進行了精心控制的實驗，以尋找大腦中所謂的記憶印跡。
其中最具影響力的人物之一是哈佛大學的卡爾·拉什利。他訓練老鼠穿過迷宮，在這裡向左轉，在那裡向右轉，以找到食物碎片。然後，拉什利會在它們的大腦皮層（覆蓋大腦並位於顱骨正下方的神經元高度卷積層）的各個部分製造損傷。他將畢生努力獲得的見解凝結為兩條格言。他的“質量作用原理”規定，大腦皮層整體參與記憶儲存。也就是說，破壞的皮層越多，動物的記憶就越差，而與移除皮層的哪個特定部分無關。實際上，根據拉什利的第二個原則——均勢性原則，就學習而言，皮層的任何區域都可以替代任何其他區域。
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科學最獨特的特徵，使其區別於其他人類活動（如藝術或宗教），並賦予其自身獨特的動力的是進步。它源於知識的穩定和累積，對不準確和不一致之處的修正和清除，以及透過實證調查與理論相結合不斷探索自然而獲得的理解。就記憶的物理基礎而言，今天的神經科學研究已經徹底顛覆了拉什利的兩項原則。我們現在知道，某些大腦結構，例如海馬體，參與特定型別的記憶。如果大腦兩側的該區域受損，就像不幸的病人HM所經歷的那樣[參見第76頁的“圖畫中的思想”]，您將無法形成新的外顯記憶，而大片視覺皮層的喪失只會使受試者失明，但不會損害記憶。
然而，感知和記憶並非誕生於大腦區域，而是產生於神經元錯綜複雜的網路中，這些神經元透過突觸連線。神經元，而不是大腦塊，才是思想、意識和記憶的原子。
在小鼠中植入虛假記憶
如果您曾在荒涼的停車場遭遇搶劫，您可能會將那次經歷銘記一生。更糟糕的是，每當您走進停車場時，您都會感到焦慮，心率加快並開始出汗。您已被該事件進行了恐懼條件反射。恐懼條件反射已被證明是深入研究學習和記憶的分子和神經元基礎的有效途徑。小鼠是首選的實驗動物，很容易透過將它們置於特定的環境背景中——例如，一個有黑色牆壁、白色地板、昏暗的燈光和醋味的房間——並在它們爪子下方的地板上施加短暫的電擊來進行恐懼條件反射。如果第二天將小鼠放回這個籠子，它會“僵住”不動，完全靜止不動一小會兒或更長時間，以 anticipation 下一次電擊。僵住是對威脅的本能反應，因為大多數捕食者都被設定為尋找動作來精確定位它們的下一餐。將小鼠放入與它接受條件反射的環境看起來和聞起來都不同的環境中，僵住的情況就會少得多。
由麻省理工學院的利根川進領導的一個美國研究團隊，以及加利福尼亞州拉霍亞斯克裡普斯研究所的馬克·梅福德領導的第二個團隊，利用這種標準測試來操縱這種可怕事件的印跡。在麻省理工學院的研究中，印跡的一部分存在於齒狀回 (DG) 中，齒狀回是海馬體的一個子結構，而斯克裡普斯研究所的研究並未明確指出印跡的位置。在一種背景下電擊動物會啟用一小部分 DG 神經元，大約 2% 到 4%。不同的背景將由一組單獨的稀疏 DG 細胞編碼。這些細胞中的電活動會觸發少量所謂的即時早期基因的表達。
兩個研究小組都使用了經過基因改造的小鼠，使得在特定時間視窗內，其中一個基因的產量增加會觸發一系列細胞事件，最終在細胞上留下一個永久的分子標籤，該標籤可以發光。這種標記使實驗人員能夠隨後識別並重新啟用同一組先前放電的神經元，方法是使用透過光纖電纜引入的藍光束（麻省理工學院小組）或遞送動物體內自然不存在的藥物（斯克裡普斯研究所小組）。這些操作——類固醇的深部腦刺激——是藥理學、光學刺激和分子生物學這三項技術的奇妙結合的成果 [參見克里斯托夫·科赫的“玩轉身體電力”；《大眾科學·心靈》，2010年3月/4月]。
現在我將專注於麻省理工學院的發現。他們讓一組小鼠探索一個特定的環境（我們稱之為 A）。稍後，用藍光照射 DG 觸發了少數神經元，這些神經元在齧齒動物習慣這種環境時一直處於活躍狀態。幾天後，將相同的動物放入一個新的環境中——看起來和聞起來都不同的籠子（環境 B）——同時對它們進行電擊。這有力地激活了 DG 神經元，這些神經元正在瘋狂地編碼關於這個明顯危險的地方的一切資訊，以便小鼠將來可以避開它。與所有這些轉基因小鼠一樣，該活動從分子水平上標記這些細胞，以便隨後重新啟用。
在實驗的關鍵環節，齧齒動物被放入中性環境 A 中，它們沒有理由害怕。實際上，沒有藍光，這些動物沒有表現出任何僵住行為。然而，為了完美地證實光遺傳學的力量，當藍光開啟時，小鼠僵住了！觸發編碼環境 B 的神經元，包括其與痛苦電擊的關聯，誘發了記憶，並使小鼠畏縮，預期會發生不好的事情。也就是說，海馬體齒狀回中的神經迴路被連線起來以表達在 B 處發生的厭惡事件，足以喚起相關的厭惡記憶，即使受試者從未在 A 中經歷過任何不好的事情。這是一種人工記憶——想想《全面回憶》——但對小鼠來說，它看起來足夠真實，以至於它們進入了防禦姿勢。
這項實驗證明，啟用大腦中一個非常特定區域中大約 10,000 個相互交織的神經元足以產生特定的記憶，即記憶印跡。這些迴路對於這種記憶是否也是必要的，也就是說，刪除這些神經元是否會消除記憶——讓人想起《暖暖內含光》——仍有待確定（很快）。
讓我以另一句引人入勝的引言結束，這句話來自一部經常登上史上最佳科幻電影榜單的電影。我把它留給尊敬的讀者您去發現它的來源。這是一段死亡獨白，它講述了記憶（無論是真實的還是虛假的）的清晰度和明晰度。
我見過你們人類難以置信的事物。我目睹了獵戶星座肩部的熊熊燃燒的戰艦。我看著C射線在唐懷瑟之門附近的黑暗中閃耀。所有這些時刻都將消失在時間裡，如同雨中的淚水。死亡的時刻到了。.