第四部

🪶 笔记摘要

阅读字号： 16px

外显记忆比我在海兔中研究过的简单反射要复杂得多。事实上它就是雅各布所说的“夜科学”，大家都还处于摸索之中。因此这一部分只关注了外显记忆研究的一个热点——海马体与空间记忆，这也是2014年诺贝尔生理学或医学奖奖励的成果。

进入第四部，坎德尔将研究视野从内隐记忆扩展到外显记忆。在第三部中，他已经在海兔的简单系统中揭示了内隐记忆（如习惯化、敏感化）的分子机制。但人类大多数有意识的记忆——那些我们可以主动回忆并讲述出来的经历——属于外显记忆，它们依赖于大脑中一个完全不同的区域：海马体。第四部以空间记忆为切入点，逐步展示了海马体中的位置细胞如何构建外部世界的“认知地图”，以及“注意”如何在这一过程中发挥关键作用，将分子生物学与认知心理学结合在了一起。

### 第四部

这些场景……它们为什么在年复一年中完好无损地保存了下来，难道它们是由一些更为永恒的材料做成的吗？

——弗吉尼亚·伍尔夫，《往事素描》(1953)

#### 20 回到复杂记忆 / 297

本章标志着研究重心的转向——从海兔的简单反射回到哺乳动物的复杂记忆系统。坎德尔明确指出，外显记忆与内隐记忆在神经解剖学上有着根本区别：外显记忆依赖于海马体和内侧颞叶系统，而内隐记忆则存储在小脑、纹状体、杏仁核等脑区。

坎德尔回顾了第8章中介绍的亨利·莫莱森（H.M.）病例——这位因手术切除双侧海马而丧失新记忆形成能力的患者，为理解海马体在外显记忆中的作用提供了关键证据。H.M.可以学习新的技能（内隐记忆完好），却无法记住新的事实和事件（外显记忆受损），这清晰地证明了两种记忆系统在解剖学上是分离的。

本章还呼应了第一部的个人叙事——作者在开篇提到的那些童年记忆，正是需要通过海马体来存储和提取的外显记忆。这种写作技巧将个人经历与科学研究有机地联系在一起。

坎德尔提出，研究外显记忆需要一个新的实验模型：小鼠。与海兔不同，小鼠拥有海马体，可以研究空间记忆——一种依赖于海马体的外显记忆形式。这一选择为后续关于位置细胞和认知地图的研究奠定了基础。

#### 21 突触保留了我们最美好的记忆 / 304

本章的核心论点是：**外显记忆与内隐记忆虽然依赖于不同脑区，但在突触层面共享相似的分子机制。** 坎德尔通过一系列实验证据，展示了海马体中的**长时程增强（LTP）**与海兔中的长时敏感化在分子水平上的惊人相似性。

**长时程增强（LTP）**：当高频电刺激施加于海马体的某个通路时，突触传递效率会发生持久增强，这种增强可以持续数小时甚至数天。LTP被认为是海马体依赖的记忆形成的细胞模型。

**NMDA受体的关键作用**：坎德尔详细解释了LTP的诱导机制。海马体突触中的**NMDA受体**是一个独特的“同时性探测器”——它只在突触前释放递质且突触后膜去极化两个条件同时满足时才会打开。这一特性使其成为联想学习的理想分子基础：只有当两个事件在时间上接近时，NMDA受体才会被激活，从而启动长时记忆的形成。

坎德尔指出，LTP的分子机制与海兔的长时敏感化共享多个关键步骤：两者都依赖于环腺苷酸（cAMP）、蛋白激酶A（PKA）和CREB介导的基因表达。这进一步证明了**记忆的一些关键分子机制是所有动物共享的**，尽管证据在海马体中还不完整。

本章还介绍了一个经典的**小鼠逃生实验**：将小鼠放入水池中，它需要根据墙壁上的视觉线索找到隐藏在水面下的平台。海马体完整的正常小鼠可以迅速学会这一任务；而海马体受损的小鼠则无法形成空间记忆。这个行为范式成为研究空间记忆的标准工具。

#### 22 外部世界的大脑图景 / 313

本章进入认知神经科学的领域，探讨一个根本性问题：**大脑如何在内部构建外部世界的表征？** 坎德尔介绍了约翰·奥基夫（John O’Keefe）在1971年的开创性发现——**位置细胞（place cells）**。

**位置细胞的发现**：奥基夫在大鼠的海马体中记录到一类特殊的神经元——位置细胞。每个位置细胞只在大鼠处于环境中的特定位置时才被激活。例如，细胞A只在房间的东北角放电，细胞B只在西南角放电。这些位置细胞的集体活动构成了对空间环境的内部表征，即**认知地图（cognitive map）**。奥基夫因此与莫泽夫妇共同获得了2014年诺贝尔生理学或医学奖。

**感觉是真实世界的摘要而非复本**：坎德尔引用蒙特卡斯尔（Vernon Mountcastle）的深刻论断——“感觉是真实世界的摘要而非复本”。我们的视觉、听觉、触觉等感官信息经过大脑的加工和整合，构建出的是一个经过抽象和选择的主观世界图景，而非客观世界的精确复制。

**空间感没有专门的感觉器官**：坎德尔指出一个引人深思的事实——视觉通过眼睛，听觉通过耳朵，触觉通过皮肤，但我们的空间感没有专门的感觉器官。海马体并不是专门处理空间感的“空间器官”，而是通过整合来自多种感觉通道的信息（视觉、听觉、本体感觉等），构建出环境中对个体有行为意义的空间表征。

坎德尔还讨论了**泽基（Semir Zeki）**的论述——大脑知道它在看、在听、在思考，但大脑知道它自己在看、在听、在思考吗？这已经指向了意识问题——新心智科学研究的终极王冠，将在第28章进一步展开。

#### 23 必须付出注意力！ / 326

本章聚焦于**注意（attention）**在记忆形成中的关键作用。坎德尔指出，注意不仅影响我们感知什么，还决定什么信息能被存储为长时记忆。

**注意与空间记忆**：坎德尔设计了一个精巧的小鼠实验：让小鼠在迷宫中探索，记录其海马体位置细胞的活动。当小鼠被动地、不加注意地在迷宫中行走时，位置细胞的放电模式并不稳定，无法形成持久的空间表征。但当小鼠主动注意环境中的线索（如为了寻找食物而关注特定的视觉标志）时，位置细胞的活动变得稳定且可重复，空间记忆得以固化。

**注意的生物学基础**：坎德尔将注意与神经调节系统联系起来。注意状态涉及去甲肾上腺素、多巴胺、乙酰胆碱等神经递质的释放，这些递质通过调节海马体突触的可塑性，决定了哪些信息被标记为“重要”并转化为长时记忆。

**跨学科研究的价值**：坎德尔总结道：“这一情形再次说明了为什么在两个学科之间的边缘上进行研究——本例中是在位置细胞的生物学与细胞内信号传导的分子生物学之间——能够取得大量成果。” 将前人在不同领域的研究成果进行结合来探索新问题，这是他反复强调的研究方法。

**空间认知的性别差异**：本章还涉及一个有趣的话题——空间认知的性别差异。大量研究证实，男性在空间导航任务上平均表现优于女性。但坎德尔谨慎指出，这一差异的成因（先天还是后天）目前并无定论，即便很有可能是先天因素在起作用，后天因素也在其中扮演重要角色。

第四部以“注意”收尾，为第五部转向精神疾病的生物学研究和精神分析的复兴埋下伏笔。坎德尔揭示了一个完整的链条：注意→海马体位置细胞活动稳定化→LTP诱导→基因表达→新突触生长→空间记忆形成。这一链条从行为层面一直延伸到分子层面，完美体现了新心智科学的跨学科整合力量。