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动物亦有记忆,或将帮助人类解密阿兹海默症

越来越多的科学研究证明,不少动物是有情景记忆能力的,而且它们也许还能帮助我们找到攻克阿兹海默症的方法。

一只大明斯特兰德犬在回想他的往日辉煌。图片来源:Wikimedia

几乎是从现代科学诞生的那天起,有关动物记忆的研究就基本是一片空白——过去的日子怎么样,动物们都牢记于心,想想就觉得荒唐。你能想起自己上周六去过杂货店吗?答案自然是肯定的,因为只有人类,只有我们这容量巨大、精密复杂的大脑才能捕捉那些“情景化的”的记忆。动物这辈子都在马不停蹄地谋生存,他们的生活哲学和人类社会流行的那句话一样——活在当下,而且眼里只有当下。现在,人们有了超强的认知能力,终于明白我们以前的猜想都是错的——动物不仅有记忆,动物世界的记忆冠军还可能在阿兹海默症的治疗上助我们一臂之力。

所谓动物是原始生物、没有记忆、永远只顾活在今天的观点,在四百年前就埋下了种子,直到今天,在哲学入门课上,它仍然是我们辩论的话题。法国哲学家、神学家尼古拉斯·马勒伯朗士(Nicolas Malebranche,1638-1715)这样描述动物:“他们饮食而无趣,哭喊而不痛;他们成长而不自知;他们无欲无求,无所畏惧,一无所知。”马勒伯朗士饶有诗意地总结了现代哲学之父勒内·笛卡尔(1596-1650)的观点。这位哲学家堪称贬低动物的标杆人物,它们在他的眼中是没有灵魂的,因此只不过是机械的“自动机”罢了。

随着科学家一点点揭开动物能力的面纱,过去的这种假说也站不住脚了。从20世纪80年代开始,一个又一个的研究证实,动物是能够进行“程序性记忆”的,这是一种长期记忆的形式,包括对诸如跑和爬等知觉技能、认知技能和运动技能的记忆。那么情景记忆(episodic memory)呢?动物能不能在心理上进行时间旅行,回到过去事件发生的那个情境,并且在脑海中回放呢?加拿大认知心理学家恩德尔·图尔文(Endel Tulving)在1972年给出了情景记忆的定义,他认为,如此强大的心理能力是人类以外的生物无法企及的,这种说法广受赞同。他提出了一个疑问——是否有证据可以证明其他生物大脑中储存与检索情景记忆的海马体可以像人类一样捕捉记忆呢?

还是有人没被学界大牛的权威吓倒。一些研究人员组成了一个小团体,持之以恒地探索这个问题——动物到底有没有情景记忆?他们认为,也许我们只是还没能找到正确的测试方法,毕竟动物没办法通过交流直接讲述自己的内心世界,这是一个需要攻克的难关。今天,科学家又有了研究动物记忆的新方法,相较于过去,他们兴许很快就能够一劳永逸地回答这个问题。在过去的十年里,研究者调查了各式各样的动物王国,从西方灌丛鸦到海豚,从大象到小狗,他们得出了相同的结论:起码有部分动物是能够像人类一样拥有对过往经历的记忆的。“长久以来,人们以为非人类的生物都没办法形成情景记忆,”美国印第安纳大学的神经科学家乔纳森·克里斯特尔(Jonathon Crystal)表示,“这种默认的共识是错误的。”

证据不断涌现,曾经狐疑满腹的新西兰奥克兰大学心理学家迈克尔·C·科尔巴里斯(Michael C. Corballis)也被说服了。2012年,他在《认知科学趋势》发表的一篇文章中写道:“从进化的角度看,人类很可能不是唯一一个能够进行心理时间穿梭的物种。”归根结底,人类也是从其他哺乳动物进化而来的,那么如果说这种情景记忆不是来自我们非人类的祖先,还能从哪儿来呢?人类能够记住哪条小路通往苹果园,以及上次去果园是什么时候,老鼠也能——对我们来说就这么难以理解吗?

有部分动物是能够像人类一样拥有对过往经历的记忆的,其中就包括大象。

要论最新且最有说服力的、证明动物能够重温过去的证据,克里斯特尔关于小鼠情景记忆的研究值得一读。过去的研究大多把测试的内容放在有限的情景记忆上,比如说何时、何地、发生了什么事,却忽略了最重要的一点:这些动物能不能在脑海中回放这些过往的经历。为了研究小鼠的回忆能力,克里斯特尔和他的博士生丹妮尔·帕诺兹-布朗(Danielle Panoz-Brown)在2018年共同进行了一项设计精妙的研究。

首先,他们训练了13只小鼠,让他们记住12种味道。他们搭建了一个特制的小鼠“竞技场”,其中包括12个站点,编号为1-12,每个站点都有着不同的味道。小鼠在行进的路上如果停留在某一个站点,识别出一种味道,比如说倒数第二个和倒数第四个,就能得到一定的奖励。下一步,研究人员改变了带有气味的站点的编号,以观察小鼠是不是记住了让它们尝到甜头的那些味道,也就是说,在编号不同的情况下,它们能不能按顺序认出倒数第二和倒数第四个站点的味道呢?这样一来,研究人员就能确认,老鼠辨认味道靠的不仅是嗅觉,还有其位置和顺序。“我们想知道,动物能不能记住一些东西,以及他们遇到这些东西的先后顺序。”克里斯特尔解释道。

经过了一年的测试,研究小组发现小鼠在约87%的测试中都能顺利完成任务。接下来的测试进一步验证了这种记忆会一直伴随它们,并且能够经受住其他记忆的干扰。更重要的是,当科学家短暂抑制了海马体,此时小鼠的表现就不如人意了。这也进一步证实了它们找寻气味依靠的正是情景记忆。2018年的一项关于海豚的研究表明,动物在脑中重播记忆的时候,它们的海马体会被唤起,从而表明,海马体与记忆的回放相关联,这也再次挑战了图尔文的观点——动物的海马体无法处理情景记忆。

波士顿学院的心理学家斯科特·斯洛特尼克(ScottSlotnick)著有《记忆中的认知神经科学》(Cognitive Neuroscience in Memory)一书,他认为,情景记忆在动物世界里比我们想象的要常见得多,起码在哺乳动物中是这种情况。“在所有被测的哺乳动物中,海马体的尖波波纹都能对应记忆的回放,因此可以说,所有哺乳动物都有情景记忆。”斯洛特尼克2017年在博客中写道。

这些关于动物情景记忆的研究创造了一个大胆新范式,其中所包含的意义远远超出了我们对动物内心世界和行为的理解。老鼠在记忆测试中表现出色,这也意味着在阿兹海默症的问题上,我们也许能从它们身上学到些什么,比如说如何更有效地治疗阿兹海默症。“最令阿兹海默患者头疼的就是情景记忆,”克里斯特尔说,“因此我们也在努力在老鼠身上开发新模型,这些模型更容易套在人类身上。”

可以说现在是最好的时代:基因编辑等遗传学技术让给了科学家新的可能性,可以创造出在神经状态上具有阿兹海默症的老鼠,并将他们作为完美的药物测试模拟对象。在被剥夺情景记忆能力的老鼠身上进行测试,探索治疗阿兹海默症的治疗方法,可以让科学家更好地了解药物在人体中的作用机制,而不是一上来就进行虎头蛇尾的天价临床试验。“这给我们开启了一道大门,充满各种新的机遇,”克里斯特尔说,“如果研发出来的药物不能改善情景记忆,那么这种疗法的价值也就不那么高了。”

阿兹海默症药物治疗的成功率依然低得令人头疼。神经科学家杰弗里·卡明斯(Jeffrey Cummings)2017年在《临床与转化科学》(Clinical and Translational Science)上发表的一篇研究表明,阿兹海默症药物的失败率高达99%。“平心而论,导致临床试验失败的因素有很多。”克里斯特尔分析道,“但我认为,解决了那些问题之后,使用情景记忆功能的模型也许是更佳选择。”

克里斯特尔和他的研究团队正在开发这些“设计师老鼠”,这个过程并不容易,成果也许不会这么快到来。随着人口老龄化情况加剧,据估计,仅仅在美国,患阿兹海默症的人数就将从今天的580万人飙升至1400万人。如果拥有情景记忆能力的老鼠可以帮助科学家破解阿兹海默症的谜题,那么人们最终还是能够拾回被偷走的记忆。

本文作者April Reese现居美国新墨西哥州,是当地《寻光报》(Searchlight New Mexico)的环境与科学记者,同时也是《Science》与《Outside》的自由撰稿人。

(翻译:马昕)

来源:Aeon

原标题:Animals do have memories, and can help us crackAlzheimer’s

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