记忆芯片的时代真的要到来了吗？

　　忘情水、记忆面包、遗忘曲线……从古至今，人类对记忆的奥秘就一直充满幻想，也从未停止探索。

　　近日，科学家发布了一项重要研究，通过人为刺激，模拟鸟儿在正常条件下学习唱歌的大脑活动情况，成功控制了鸟鸣叫的时间长短，“教会”了小鸟唱新歌。这被称为“首次向鸟类植入记忆”。消息一出立刻引发了热议，也让大家对这项研究的前景充满期待，仿佛明天就可以拥有记忆芯片。

　　

　　科幻电影里“插入芯片，就能读取全部记忆”的场景有可能实现吗？脑科学的研究能给我们带来哪些未来前景的展望？

　　// 本期问吧题主 //

　　

　　潘宇昕

　　中科院脑智中心在读博士

　　我是中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心博士生潘宇昕。目前我做的研究是，把小鼠作为模式生物研究大脑认知功能的神经基础，训练小鼠做一些认知任务，并记录和操纵特定脑区的神经元活动，从而研究认知能力所依赖的生物学基础。目前我研究的课题是上丘在运动计划中的作用。向鸟类“植入”记忆，背后是什么原理？这是否预示记忆芯片有可能成为现实？到什么时候，人类才有可能自由操控记忆？欢迎向我提问！

　　从教会鸟儿唱歌到移植人类记忆

　　@SSS007：在鸟儿的实验中，植入记忆的机理是什么？

　　潘宇昕：这项工作通过一种叫光遗传的手段，通过光照控制神经元活性在斑胸草雀中特异性地激活一条环路，从而控制这种鸟鸣叫的时间长度，此工作一方面证明这条环路（从一个脑区到另一个脑区的突触联系）对于斑胸草雀学习唱歌是必要的，另一方面也证明可以通过人为方式，以这条环路在生理学习条件下正常的活动情况为模板，以相似的方式激活这条环路以后，控制鸟鸣叫的时间长短。

　　论文想要说的是鸟在接受刺激以后行为表现和自然状态下学习唱歌时比较类似，从而论证这种光遗传操作是在给鸟植入唱歌的记忆。所以简短地回答，植入记忆的机理就是模拟生理状态下某条环路的活动特性来人为地激活这条环路，从而实现记忆的“植入”。注意，如果人为刺激给的和生理状态不同，如本文中给的刺激时间长，则鸟唱歌的元素也会更长，相当于植入了一个错误的记忆。当然需要承认的是，鸟唱歌还有很多参数需要控制，不只是歌曲元素的时间长度。这些可能涉及到更复杂的神经元活动，若要人为控制也将会更有挑战。如果希望实现很多提问者所说的课本知识的输入我觉得还有很长的路要走。

　　

　　@HoseaL7：向鸟类“注入”记忆已经实现，那向人类注入记忆还有多远？

　　潘宇昕：难点不在于是向鸟类还是人类注入记忆，而是注入丰富形式的记忆。本项研究其实只是人为控制了鸟唱歌的元素的时间长度，而鸟类歌曲还有大量的调节参数都还不能控制，因此这项研究只是个起点而不是说能够任意向鸟类注入记忆了。人类也是一样的。现在记忆的生物学基础还是一团迷雾。

　　@克朗肖：我认为你们的研究极大的受到当今的技术手段的限制，你觉得未来哪些技术的突破会对生命科学（包括脑科学）研究带来决定性的进展？

　　潘宇昕：没错，科学的发展受制于技术的局限，神经科学尤其明显。我认为在脑科学领域，无创、高通量、可以基因操作的进行神经元活动指示的技术，以及神经元活动操纵的技术将会非常重要。

　　

　　@书言铭说：记忆芯片有没有可能在未来出现？大概还要多久呢？其商业化进程和广泛应用的可能性大吗？换句话说，如果要买的话，普通人承受得起吗？

　　潘宇昕：我认为出现记忆芯片是可能的。因为人脑的记忆有物质基础，这些信息如果都能找到他们的储存位置和形式，理论上是能移植到芯片里的。但是我觉得这种技术有生之年恐怕看不到了。在其商业化之前应该会有激烈的伦理讨论。费用的话可以参考基因测序，会下降的。消费形式也许是根据需求进行植入。费用的话和输入的信息的数据量，需要存在脑区的位置（存在一个脑区的成本肯定要低于存在全脑范围内多个脑区）和数量，记忆的强度（就比如能保持的时间长度）等等都相关。

　　@小小兔：请问您，可以展望一下，芯片和人脑如何链接吗？

　　潘宇昕：根据现在在实验动物上的技术，读取神经元活性的方法可以是插入电极直接记录大脑内的电信号，也可以是插入光纤，或者开一个窗口，并在动物脑袋里表达一种神经元活动的荧光指示剂蛋白，用CCD或者显微镜来记录蛋白亮度的变化，从而间接地记录神经元活性。所以芯片和人脑的连接可以是电极（这个现在临床已经相对使用普遍一点），或者是光纤。

　　假如有了记忆芯片，

　　未来会是什么样子？

　　@老衲掐指一算：如果出现记忆芯片，复制一个人一生的记忆移植等不等于永生？

　　潘昕宇：只有记忆保存和移植我认为不足以永生，只能说保持在某个时刻的状态。活着的话我们的记忆是在不断变化的，因此我的理解，永生是仍然能够在思想上“新陈代谢”的。除了移植记忆，还需要能够让这些记忆和外界信息进行交互以及更新，这样才能称作永生。

　　@概率论必过：植入的记忆是否会包含情感？被植入者会不会产生共情呢？

　　潘宇昕：我认为如果情绪的记忆被移植的话，有可能产生共情的。记忆涉及的不仅是文字图片这些，它是一个全景式的展现，很多元素相互关联（可能就是神经元之间相互联系）。当激活其中一个元素的时候，其他元素也不可避免地被调动起来。

　　

　　@SSS007：人类将来有可能将记忆储存起来，然后随用随取吗？甚至像电脑一样，分类存储在硬盘里，靠检索系统查找？

　　潘宇昕：可能在遥远的将来能够实现部分记忆的存储。但是我认为随用随取未必那么方便。很多记忆可能是存在于神经元之间的突触里的，写入记忆需要改变突触联系，而这个过程是比较缓慢的。比如根据本话题讨论的起点，给鸟类输入“记忆”学习唱歌，人为干预的时间和鸟自然状态下学习的时间是相当的。对于这一类记忆，本身就需要反复练习才能学会的技能，也许就算“记忆植入”了，达到可用的程度仍然需要比较漫长的时间。检索起来也许没那么方便，因为记忆涉及到的内容种类丰富，不知道采用什么“关键词”会比较方便检索。

　　

　　@书言铭说：您多次提到，被植入的记忆也需要理解的过程。这里的“理解”是一种怎样的机制呢？是将记忆中的“工具书”回顾一遍从而理解概念和名词吗？那是不是也存在一种可能，理解的过程随着记忆一起被植入？

　　潘宇昕：理解的机制比记忆的机制更加扑朔迷离。你可以理解为将未经理解的知识回顾，并且和自身知识体系进行有机整合的过程。记忆的植入未必会很快，因为有可能涉及到突触的可塑性。理解是一种比较抽象的能力，我认为是和记忆不同的。您提到的“理解的过程”我的理解是大脑根据自身先验的知识对一个新的知识进行关联，融入原来的知识体系里。那么要把这个理解过程也植入的话需要了解人的背景知识了，恐怕这个会是个因人而异的个性化的东西。

　　@澎湃网友EjmY7j：如果按此发展下去，人类有可能复制梦吗？

　　潘宇昕：梦和记忆是两回事。如果能完全理解大脑工作原理，信息编码方式，是可能在别人做梦时通过记录其大脑活动，翻译出做的梦的，那么复制也就不难了。

　　关于人脑和记忆

　　我们已经知道了什么？

　　@②③④⑤⑥柒：请问记忆的本质是什么？是靠细胞存储在大脑之内的吗？有特定的存储区域吗？

　　潘宇昕：记忆的本质仍然是个未解之谜，存在大脑的什么位置以及储存方式仍然很不清楚。很多人认为记忆是分散存储的，并不是存在统一的一个地方，比如视觉记忆可能是存在于视皮层的。目前知道的是，至少有一些记忆可能是存在细胞里的，有人曾经激活过一群细胞，这群细胞是老鼠恐惧时激活的，人为激活细胞时能够引起小鼠恐惧行为。目前记忆储存的位置仍不清晰，并不能找到所谓记忆细胞，或者这些细胞只有在大脑中和其它细胞构成一个有机联系的时候才能发挥记忆的作用。

　　@早餐吃的牛肉面：请问人为什么会忘记？忘掉了的东西去哪里了？是永远消失了吗？如果没有其他干预，会自己想起来吗？

　　潘宇昕：记忆的生物学基础还不是十分明朗，所以相应的遗忘的机制也众说纷纭。一种观点认为记忆存储在神经元之间的突触连接里，因此忘记就是这个突触连接减弱了，减弱程度不同，也许连接完全不存在了，也就是记忆消失了，也许仍然存在微弱连接，也就是没有永远消失。也许通过一些刺激能够碰巧激活这些神经元，这些突触，从而“记起来”一些几乎已经遗忘的记忆。

　　

　　@好学的小青蛙：记忆力是天生的吗？有没有科学提高记忆力的方法？

　　潘宇昕：记忆力天生和后天都有贡献，比如在婴幼儿阶段大脑发育过程中保证充足的营养就是十分重要的。成年人要提高记忆力还是有一些潜在的训练方法的，据我所知有些任务专门训练工作记忆（记忆的一种，有点相当于电脑内存，是大脑处理信息必要的），就比如几秒内记住多少个数字符号之类的，经过训练成绩确实能提高。不过我还是持谨慎态度，因为这个成绩提高到底能否在其它领域排上用途我不清楚。

　　@Vista-：请问未来是否会出现类似《流浪地球》里的“记忆遗传”现象，即人类的一些理论知识可以通过生殖遗传给下一代？

　　潘宇昕：要看你怎么定义这些知识了，抽象的理论知识恐怕不会，但有些简单的对外界刺激的回应模式可能可以固化到基因里，通过生殖遗传给下一代，比如一些本能就可以认为是可以遗传的一种知识。