本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映了作者的觀點,不一定反映《大眾科學》的觀點
我們每個人在這個地球上都有獨特的體驗。其中一個主要原因是隨著時間的推移,我們記憶的積累,這形成了我們稱為生命的持續敘述。記憶對於學習也至關重要。但是,大腦——細胞的集合,其中主要是神經元——是如何記憶和學習的呢?埃裡克·坎德爾,或許比任何其他人都更清楚地揭示了這個問題的答案。
坎德爾是一位諾貝爾獎獲得者,也是哥倫比亞大學生物化學和生物物理學教授。他透過研究神經元如何溝通和變化,開啟了細胞層面大腦工作方式的研究。坎德爾出生於維也納,小時候移民到美國。他對精神分析著迷,研究了西格蒙德·弗洛伊德,但轉而投向新興的神經科學領域,試圖展示心智如何從大腦中產生,希望用生物學術語解釋心智。他前往美國國立衛生研究院,解讀記憶的工作原理,因為他認為人們之所以成為現在的自己,部分原因在於他們所記住的東西。除了其他偉大的成就之外,坎德爾還成為第一個記錄海馬體(大腦中記憶最核心的結構)中單個神經元之間通訊的人。透過這樣做,他使神經科學與普通人息息相關。
坎德爾所選擇的研究路徑是有爭議的,甚至被某些同事否定。他在紐約大學約瑟夫·勒杜(一位情緒大腦專家)創作的引人入勝的影片《繪製心智圖譜》中解釋了這一切是如何發生的。該影片是他與導演亞歷克西斯·甘比斯共同製作的系列片“我的心靈之眼”中的第三部。(第一集以內德·布洛克為主角,探討身心問題;第二部影片與邁克爾·加扎尼加討論自由意志。)勒杜和甘比斯給了《大眾科學》機會,在我們的網站上首先發布這些影片。
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繪製心智圖譜:埃裡克·坎德爾訪談,來自Imaginal Disc在Vimeo上。
《繪製心智圖譜:埃裡克·坎德爾訪談》,來自Imaginal Disc在Vimeo上
勒杜和坎德爾之間的對話大約持續12分鐘。坎德爾現在已經84歲了,但他仍然思路清晰,一如既往地平易近人且謙遜,聽他講話是一種享受。甘比斯插入了一些坎德爾處理海兔加州海兔的可愛鏡頭,這種生物可以長到壘球那麼大——正是這種生物讓坎德爾確定了記憶是如何儲存在大腦中的。當甘比斯和勒杜拍攝動作並與坎德爾交談時,我很幸運地在場。
採訪結束後,這一集過渡到勒杜的樂隊Amygdaloids演唱的歌曲“Map of Your Mind”的四分鐘音樂影片。採訪中的一些亮點,仍然清晰地留在我的記憶中
2:50 神經元到神經元。為心智找到物理基礎意味著坎德爾必須將大腦分解開來,直至單個神經元,以弄清楚它們是如何儲存和傳輸資訊的。在這裡,他回憶了為什麼他從記憶的所在地海馬體開始研究。
3:45 坎德爾解釋了為什麼他停止研究人腦,轉而研究海兔。答案是:海兔擁有地球上任何動物中最大的腦細胞。海兔也可以被訓練,因此坎德爾可以監測單個神經元,並觀察當動物基於過去互動的記憶進行學習時,神經元發生了什麼變化。坎德爾還回憶了當時同事們為什麼說他是在浪費時間。
6:30 隨著技術的進步,研究人員可以獲得關於神經元活動的更詳細的資料。坎德爾解釋了他如何發現學習會改變神經元之間跨突觸(神經元之間的間隙)連線的強度。坎德爾表明,在短期記憶中,只有跨突觸的通訊會發生改變。但在長期記憶中,突觸會發生物理改變。這一系列觀察結果有助於證明心理療法可以改變大腦,從而改變行為。
8:00 坎德爾描述了他和同事們是如何繼續確定基因和蛋白質生產如何參與記憶的。
11:00 坎德爾今天仍在工作,他簡要描述了他最新的努力,以闡明注意、認知和意識的機制。影片最後重點介紹了坎德爾試圖從神經科學和藝術中汲取共同教訓;其中包括對這兩個領域如何嘗試探索女性情色和攻擊性的奇怪且出乎意料的涉足。
14:40 音樂影片,“Map of Your Mind”。
進一步閱讀,由埃裡克·坎德爾推薦
記憶儲存的分子生物學:基因與突觸之間的對話。埃裡克·R·坎德爾,發表於科學 294: 1030-1038; 2001年。
《追尋記憶:心智新科學的興起》。埃裡克·R·坎德爾。W.W. Norton and Company,紐約;2006年
《洞察力的時代:從1990年維也納至今,在藝術、心智和大腦中探索無意識》。埃裡克·R·坎德爾。Random House,紐約;2012年。
心智新科學與知識的未來。埃裡克·R·坎德爾,發表於神經元 80: 546-560; 2013年。
記憶的分子和系統生物學。埃裡克·R·坎德爾等,發表於細胞 157: 163-186; 2014年
圖片來自此影片,由Imaginal Disc提供。