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神经学家坎德尔的浪漫:追忆似水年华 追寻人类记忆的痕迹

时间:2020-01-01 10:17:21

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神经学家坎德尔的浪漫:追忆似水年华 追寻人类记忆的痕迹

小冒坚持原创的501天剧荒期,认真读书。

提起能荣获诺贝尔奖的科学家,大家耳熟能详的都是拥有传奇色彩,为研究贡献全部人生的天才,比如诺贝尔经济学奖得主,提出博弈论的数学教授约翰·纳什,他疯狂离奇的经历被改编成电影《美丽心灵》后,在世界各地广为传诵,动人无数,在我们的认知里,仿佛科学家就应该和平凡人不一样。

事实上,更多的是那些不为我们所深知的看似低调平凡的科学家,他们因好奇心驱动,一心一意进行探索,脚踏实地获取答案,人生和事业都能平衡,研究结果不仅有益于他人还能使自己获得相应的回报,并为这项研究贡献一生的心力,自得其乐。

这才是属于大多数科学家的真实的写照,朴实的浪漫。

美籍犹太裔神经科学家、诺贝尔奖得主埃里克·坎德尔,就属于这样默默贡献的一员。

他1929年出生于奥地利维也纳,1952年毕业于哈佛大学历史与文学专业,毅然决然转向,1956年纽约大学获得医学博士学位,他一生致力于神经科学的前沿研究,因在记忆存储的神经机制研究中做出重大贡献,于2000年获得诺贝尔生理学或医学奖。

在这本自传《追寻记忆的痕迹》,他以第一人称的视角,既书写人生经历,又以亲历者的身份叙述了神经科学这个学科在20世纪里从无到有的发展史,尤其是新心智科学的突破。

(一)乐观积极的人生态度:你会发现命运关上门后打开的那扇窗

犹太裔的坎德尔因为众所周知的原因,经历过早年间的颠沛流离,在自传的第一部分,他事无巨细地回忆了自己小时候,所有带着历史烙印的深切回忆。没有沉沦没有放弃的他,后来移民美国,命运也让他具备了天时地利人和:

19代,Adrian记录了神经元轴突动作电位的传导,历史上着名的“汤与电火花之争”也得出结论,神经元内部的交流绝大多数,通过电信号介导。

Cajal和Golgi等人在无实验数据支持的情况下,大胆推断出神经元学说,包括联结特异性原理(神经元之间的联系具有特异性,形成特定的神经回路)和动态极化原理(神经回路中的信号只向一个方向传导),超前启发了很多新研究方向。

1952年沃森和克里克发现了DNA的双螺旋分子结构,现代分子生物学把互相孤立的进化论、遗传学与细胞学说整合在了一起,转变成为以遗传学+生物化学为基础的系统性科学。

脑科学与心理学取得突破成就:不同脑区对应不同心理功能,长时记忆与短时记忆、外显记忆与内隐记忆得到区分。

就这样,神经科学——对记忆、情感、判断等心智活动的生物学机制进行研究的新学科,即将应运而生。

坎德尔未必能意识到自己研究大转向这个决定,将来会多么伟大,他可以全程见证并参与了神经学科从无到有的整个经过。

早期的他,也有青年会面临的“人生1/4危机”,带着迷茫和困惑,在无数人生选择面前举棋不定,人生刚刚启航,坎德尔在一片未知中,带着异想天开,他单纯地开启了对人类记忆机制的研究,并成为了自己一生的课题——

他只是想找到弗洛伊德提到的本我,自我,超我,究竟在大脑什么位置。

(二)好奇心求知欲驱动的大胆人生选择:忠于自我,坚定原则,果断取舍

1960年代,脑科学与行为科学连接而成现代神经科学;现代认知心理学夹缝中产生。

坎德尔开始研究,记忆在大脑中储存于何处?

初出茅庐的他展示了作为科研者的天赋和明智果敢:

1. 巧妙地借鉴进化论观点:

他力排偏见和嘲笑,坚信自己研究的模式生物,方向是可行的——假定不同动物体内的某些分子机制在进化中变化很小,所以低等动物和人类之间仍会保留一定的相似之处。

2. 贯彻生涯的还原论原则:

遵循化繁为简的原则,先从简单生物的细胞入手,再不断逐层深入。

他选择海兔(一种海生蜗牛)作为研究对象——脑很小,但有些神经元却很大,基本反射的神经回路很简单,观察结果更清晰明了。

3.选择研究的实验范式——巴甫洛夫训练法

运用着名的条件反射训练法,通过在海兔神经通路上施加强度不同的电刺激,收获了小小成就,他证明了“与突触增强相伴随的变化,可能构成了无损动物特定简单形式的信息存储的基础”。

在这个独自坚定前行的路上,他放弃大多数同行作为精神分析师的稳定生活,离开哈佛,投身未知前景的领域,成为全职的神经科学家。

人生逻辑始终要大于商业逻辑,忠于内心的选择,也许艰难,但也能充分激发了他的所有潜力。

更重要的是,他没有将一切成就归功于自己,字里行间都表达了对一路上相遇的良师益友的感谢之情,真诚淳朴,所以他也将这份帮助传递出去,在日后的科研工作中,大胆启用发掘新人,提携后辈,在科研成果和学科建设方面都收货颇丰。

(三)突飞猛进:分子生物学,认知心理学,神经科学的大融合

1970年代,认知心理学与神经科学的结合,借助于PET、MRI等技术,开创了认知神经科学。

坎德尔大胆设想,坚持独特方向,跳出舒适区和传统观念束缚着手开始解决:记忆在大脑中是怎样储存的?

1. 生物体的特定行为,有着相对固定的神经回路作为基础。

坎德尔实验室将细胞神经生物学与行为学研究结合了起来。

先锁定一个简单行为反射——活体海兔的缩腮反射,建立了习惯化、敏感化和经典条件作用。

接着通过巧妙的实验手段,找到该反射神经回路上的全部细胞,再通过简单的学习模型,观察神经回路上哪些部位发生变化。

最后成功地找出了反射的特异性神经回路。

2.突触联系强度的改变是短时记忆的细胞机制。

短时记忆就储存在突触联系强度发生改变的那些位点上。

3.长出了新的突触前末端,是长时记忆的细胞机制。

1980年代,认知神经科学与分子生物学结合,开创了认知分子生物学,坎德尔开始从分子和细胞水平来理解人的行为和心理机制:

1.破解短时记忆机制

一是通过感觉神经元改变突触前末端的神经递质的释放量,会改变突触强度。

二是确认了这种神经递质为谷氨酸。中间神经元释放出的血清素,促进感觉神经元合成cAMP,并使得蛋白激酶A的催化单元释放,最终促进了谷氨酸的释放。

2. 破解长时记忆机制

一是确认了,只有那些被血清素刺激过的突触才会合成新的突触前末端。

二是确认了长时记忆的维持靠源源不断的局部蛋白:

实验证明了,蛋白激酶A和MAP激酶进入细胞核,激活/抑制CREB-1/-2蛋白,分别开启/关闭了有关基因的表达,从而控制合成蛋白来形成突触。而CPEB蛋白一旦被激活,便会持续自主复制下去,让这个过程不断进行。

具备上述条件的短时记忆,才可以转化为长时记忆。

至此,坎德尔对两个核心问题的研究可以算圆满完成。

看似枯燥无止境的漫长岁月,研究结果也仿佛寥寥数笔就能概括,坎德尔却能把这几十年的漫长历程,看作乐趣和浪漫。

因为他发自内心写道:

“基础科学也能够像一本优秀的悬疑小说那样充满出人意料的曲折情节”。

(四)孜孜不倦的不断攀登,默默转化成果,造福人类

坎德尔从未放弃科研之路,不断攻克新课题,1990年代,他开始了更深层次的外显记忆和内隐记忆的研究,并致力于把基础研究成果产业化:

1.疾病检测和治疗,基于对记忆、心理和精神疾病的分子机制的了解,寻找到能够直接作用于这些分子通路的药物。

2.促进心理学研究。

坎德尔等人对于小鼠习得性恐惧和习得性安全的神经通路的开创性研究,提供了一种心理治疗新思路,能不能用更科学可测量的方式,如脑成像等方法,让主观的心理评估报告更准确。

3. 社会神经科学:对认知神经科学领域的皇冠“意识”的研究及构想。

即使高龄,坎德尔还在终生学习,不断迭代自己的认知,倡导应该聚焦新领域:

自由意志存在吗?意识到底能不能被科学研究?

他提出不同于坚持一生的还原论理念的新研究设想,从分析单一水平到整合不同水平、从分析神经元到关注神经网络、从神经科学到分子社会生物学的整体论。

以上就是给质疑这些研究到底有什么用的人的最直观的回答:

看似研究发现都是在漫无目的或者异想天开的坚持探索中的意外偶得,却又不可置疑的科学家取得成就的必然性,蚍蜉可以撼树,朝闻道夕死已矣;

艰苦的科研路不是学者无用的盲目设想,而是出于向人类探索精神的致敬。

(五)科普文学的百花齐放:严谨详实的自传生平 VS 引人入胜的非主流诗意

坎德尔这本自传性质的记录,更像是呕心沥血终其一生的科普着作,希望能将小众的神经科学介绍给更多的人,也能冥冥中启发更多热爱但仍身处懵懂的年轻学生。

这不禁让我想起《给仰望者的天文朝圣之旅》的作者切特·雷莫——获得美国兰南文学奖(世界上奖金数额最高的文学奖)的天文科学家。

两者语言风格截然不同:

坎德尔贡献了一本大部头着作,以平实文笔,条理清晰地向读者介绍了,正规的科学研究是如何一步步展开的,从确定题目,到提出假说,寻找实验对象和方法,结识最合适的合作者,直到最后将自己的研究成果公之于众并使之进入商业领域的整个过程。

而天文学,不靠实验室和标本采集,只靠被动观察和模型搭建,显得不像一门科学。

切特·雷莫因为这种奇葩特性,找到了如何去写一本晦涩难懂的科普作品,将天文学深刻嵌入人心的方法:

用十几种不同的词汇去解释有关天文学的基础。与其说是科研成果,倒不如说是来自他与星空的无数次邂逅的研究和感悟。

他在枯燥的天文研究中,看出了这份浪漫和诗意,并优美的传递出:人类的行为习惯形成了今天的天文学框架,甚至星空额可以塑造人性。

不论风格迥异,题材差距多大,科学家想要科普的诚心都是一致的真诚,那份没有自视甚高的认真态度令人动容。

科学家的生平和科学事业的发展是不可分割的。

这一点在 《追寻记忆的痕迹》体现的非常明显,坎德尔幼年经历引发了他对记忆的迷恋,所以他在寻找答案的过程中,也在寻找自我。

他引领学科发展,新知识新理念又重新塑造他的人生。人生逻辑和科研原则互相影响,个人的生活和社会的发展就此同频。

这本自传体的科学发展史,让我们看到一个科学家值得我们学习的一切美好品质,更融入了他对其生活和历史的感受和思考,让平实清晰的文字充满了血肉灵魂,更让后人看到一个科学家伟大的人格魅力,良知和社会责任感。

我们的社会,对这些真正有正面影响力的人物的认识了解,真的远远不够,希望这样一本书,可以让我们离这些伟大的平凡人,更近一点。

备注:这本书还是非常硬核,在阅读过程中是豆瓣的译者老师的几篇序文帮我很好的梳理了神经科学发展的时间线和发展历程,帮助更好的理解全书,再次感谢。

作者:小冒,热爱阅读,平均年读110+本书。

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