老鼠,雷射光束和被操控的记忆

#TED 15:25 81

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原文字幕: 原文字幕由译学馆搜集制作完成

译文字幕: survivor于2017.04.24制作完成

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-我研一的时候
我躺在床上
吃Ben & Jerry's 冰淇淋
看一些没营养的电视节目
或许 或许还听听泰勒·斯威夫特的歌。
我刚刚经历一场失恋嘛
(笑声)
所以很长一段时间里 我所做的
就是一边反反复复地回忆有关我前任恋人的一切
一边希望自己能摆脱那种
撕心裂肺的痛苦
现在 我成为了一名神经科学家
我也知道了有关那个人的记忆
以及那记忆中所挟带的痛苦情感
其实很大程度上是由不同脑区调控的
所以我就想 如果我们能进入大脑
改变那种痛苦的情感
却同时完好地保留关于那个前任恋人的记忆会怎么样呢
之后我意识到 可能即使在现有技术条件下也很困难
那么如果我们能从进入人脑
找出一个单一记忆开始着手做起会怎么样呢?
我们是否可以跳转到一段过往记忆并在 现实中重新演绎
甚至也许可以稍稍改编一下记忆的内容?
不过现在 全世界有一个人
我倒是希望她没有看这场演讲
(笑声)
所以啦 凡事都有代价
也许以上这些设想会让你想起《全面回忆》
《暖暖内含光》
或者《盗梦空间》这些电影
不过我们所研究的电影明星
都算是实验室里的名人
刘旭:(也就是)小白鼠
(笑声)
作为神经科学家 我们通过研究老鼠
来尝试理解记忆的运作机理
今天 我们希望向你们证明
事实上我们能够在大脑中
快速激活一段记忆
要完成这个任务 我们只需要两个简单的步骤
首先 在大脑中找到并且标记一段记忆
然后用开关激活它
就是这么简单
(笑声)
史蒂夫:你们信吗?
其实 在大脑中找到一段记忆并非如此简单
刘旭:的确 这其实要比
大海捞针要难得多
因为至少针是实际存在的客观事物
你可以用手拿
但记忆不是
而且大脑中的脑细胞可比
稻草堆中的稻谷要多得多
所以 这个任务似乎异常艰难
但幸运的是 我们从大脑自身得到了帮助
事实上我们只需要
让大脑自己生成一段记忆
然后大脑会告诉我们哪些脑细胞
参与了这一段记忆的组成
史蒂夫:那么在我回忆前任的时候
我的大脑中究竟发生了什么呢?
如果你们能暂且抛开人类道德
即刻将我的大脑切片解剖
你会发现当回忆那段记忆的时候
有一片大脑区域相当活跃
在这其中被称为
海马体的脑区是最为持续活跃的
这一脑区负责处理
对我们来说独具意义的记忆
这一点也使得海马体成为可供深入研究的理想目标
我们可以试着在海马体中找到并激活一段记忆
刘旭:当你聚焦于海马体
当然你会看到许多脑细胞
但我们也能够找到参与
某一特定记忆的那些细胞
因为当一个脑细胞
向形成一段记忆那样活跃时
它也会留下一些迹象 之后我们就可以从这些迹象中找出
近期表现活跃的那些细胞
史蒂夫:与夜晚大楼的灯同理
它们给你某人可能正在那儿工作的信息
从某种现实的意义上来说 这是一种细胞自带的
只有在该细胞工作时
开启的生物传感器
就像很多亮着的生物窗口
我们以此知晓这些细胞处于活跃状态
刘旭:所以我们选取这个传感器的一部分
并将这一部分连接到用于控制脑细胞的开关上
然后我们将这一开关植入于人造病毒中
并注射于实验鼠大脑
所以每当一段记忆形成时
人造开关就会被安装到
参与这部分记忆的每一个脑细胞
史蒂夫:这就是在形成一段恐惧记忆后
海马体的样子 举个例子
你们所看到的这一蓝色区域
密集分布着许多脑细胞
但是这些绿色标记的脑细胞
这些绿色的脑细胞就是那段
特定恐惧记忆的载体
所以你们现在看到的就是
恐惧形成瞬间的结晶
这其实是一组记忆横截面
刘旭:现在 对于我们说过的开关
它运作极快
不需要几分钟或几小时
它的运作速度与大脑相当 以毫秒计
史蒂夫:所以你怎么看 刘旭?
你觉得我们能用医学用药
来激活或减退大脑细胞的活动吗?
刘旭:行不通吧 药物太难控制了 它们全身乱跑
而且等它们作用到脑细胞上就太慢咯
所以我们不太可能用药物来及时控制记忆
那史蒂夫 你觉得用电流刺激大脑这个想法如何?
史蒂夫:嗯 电流的速度确实快
但是我们不太可能将电流精确定位于
承载着这些记忆的特定脑细胞
而且还可能因此烧坏脑子
刘旭:噢 那倒是 那看来
我们确实得要找到一个更好的方法
能以光速来控制大脑
史蒂夫:光的穿行速度不就是光速嘛
所以或许我们就可以
用光来激活或消退记忆......
刘旭:那样确实够快
史蒂夫: 而且由于一般的脑细胞
对光脉冲没有反应
所以那些对光脉冲做出反应的脑细胞
就相当于一个光敏开关
要做到这点 首先我们必须诱使脑细胞
对激光产生反应
刘旭:对!你们没有听错
我们正尝试向大脑中发射激光
(笑)
史蒂夫:而我们依靠的技术就是光遗传学
通过光遗传学我们得到了这个光敏开关
我们可以用来来开启或关闭脑细胞
这个开关就叫做光敏通道
也就是这里显示的附于这个脑细胞的绿色小点
你可以把这个光敏通道想象成
可以人为地安装在脑细胞中的光敏开关
因此现在我们就可以简单的通过点击这一开关
来激活或者灭活脑细胞
这里我们用光脉冲来点击
刘旭:我们把这个光敏通道的光敏开关
安装于我们刚刚提到的传感器上
并将它注于脑内
所以每当一段记忆形成时
光敏开关也会被安装到
参与这一特定记忆的每一个细胞上
正如你们所见 我们也就能
通过调控激光来控制脑细胞
史蒂夫:那么我们现在就来测试一下
我们拿出实验鼠
将它们放到和这个盒子一模一样的盒中
然后施于它们一个轻微的足电击
让它们对盒子产生一段恐惧记忆
它们会记得在这里发生过一些不好的事情
根据我们的理论 那些参与这段记忆的
海马体中的脑细胞会很活跃
现在只有这些细胞携带光敏通道
刘旭:当你像老鼠那么小的时候
会感觉仿佛全世界都要欺压你
而你最好的应对办法
就是尽量把自己藏好
每当老鼠害怕时
呆在盒子的角落里
尽量一动不动就会
是一种相当典型的行为
我们称这个姿势为“定格”
因此只要老鼠记得在这个盒子里发生过不愉快的事
当我们将它们放回盒中时
老鼠就会表现出“定格”行为
因为它不想被
盒中任何可能的危险捕获
史蒂夫:你们可以将“定格”理解为
你好好地走在路上 想着你自己的事情
然后你的前男友或前女友
不知从哪冒出来了
就在那令人恐慌的两秒内
你开始想 "我该怎么做?我要打招呼吗?
我要和他们握手吗?转身就跑?
还是就坐在这里,假装自己不存在?”
这些在你脑中一闪而过的念头令你四肢僵硬
而你脸上的表情就像车头灯照射下的惊恐小鹿
刘旭:然而当你将实验鼠置于一个截然不同的新盒中
就像这里的第二个盒子
它就不会害怕
因为它没有理由对这个新环境产生恐惧
但是如果我们将实验鼠放于这个新盒子里
同时用激光
激活之前的那段恐惧记忆
我们能否将对于第一个盒子的那段记忆
在这个新环境中重现呢?
史蒂夫:不错 这就是那个耗价百万的实验
现在就让我们把那一天的记忆重现
我记得那一天波士顿红袜队正巧打赢一场比赛
那是一个绿意盎然的春日
非常适合沿河散步
走到最北端
吃一些煎饼卷
另一方便 刘旭和我
在一个密不透风的黑房间里
不做任何眼部运动 甚至是眨眼
因为我们的眼睛要盯着屏幕
我们要运用我们的技术看这只老鼠
首次唤醒它的记忆
刘旭:这就是我们所看到的
当我们第一次将老鼠放进这只盒子时
它在探索 这边嗅嗅 那边转转
完全沉浸在自己的世界里
事实上
老鼠天性就是好奇心旺盛的动物
他们想知道 这个新盒子里有什么
这很有趣
但是当我们打开激光灯 就像你们现在看到的
突然之间实验鼠进入了“定格”模式
它停在那里 身体一动不动
很显然它僵住了
似乎我们能够将
对于第一个盒子的恐惧记忆带回到
这个全新的环境中
当我和史蒂夫看到这些时
我们也像实验鼠一样惊呆了
(笑声)
当实验结束后 我们两啥也没说
一声不响地离开了房间
过了一段有点尴尬的时间后
史蒂夫首先开口了
史蒂夫:“所以那个成功了?”
刘旭:“是啊” 我说 “它确确实实成功了!”
我们对此兴奋不已
然后我们在《自然》杂志
发表了这一发现
自从发表以来
我们从互联网
收到了无数的评论
也许我们可以看看其中的某些评论
“天呐!终于...... 有太多太多的新发现了:虚拟现实 神经控制 梦境的视觉再现 神经编码 ’记忆的记录与再记录‘ 心理疾病 啊 未来太棒了”
史蒂夫:你首先会注意到人们
对这类研究有着非常强烈的观点
我完全同意
第一条评论所体现的乐观性
如果用零到摩根弗里曼的声音这一范围作为量表
这一定是我听过的
最好的赞誉之一
(笑)
但你也将看到 这并不是唯一的观点
“这太可怕了......如果他们能在几年内轻而易举地将这一技术用于人类?!天呐 我们完蛋了”
刘旭:实际上 如果我们看一下第二条
我们都会认为
这不很乐观
但也正提醒我们
虽然现在我们只是试验于老鼠身上
但也许我们也该开始思考、探讨
记忆控制
可能产生的道德后果
史蒂夫:现在 鉴于第三条评论
我们想要展示我们最近在实验室进行的一个项目
我们把它叫做 盗梦空间
“他们应该以这个为题材拍一部电影 在人脑中植入一些想法并对它们进行控制 就叫它:盗梦空间“
所以我们认为既然我们能唤醒一段记忆
那么何不开始操纵这段记忆?
我们是不是可以将它变为一段错误记忆?
刘旭:所有记忆都是复杂的 它们总是处于动态模式
用个简化的比喻,我们可以将记忆想象为
一段电影。
目前我们所说的只是我们能够控制
这段电影片段的“播放”按钮,
借此我们可以随时随地地播放这段影片
但是我们是否可以深入大脑内部、
并改编这段影片,
让它不同于原片?
是的 我们可以
事实上 我们所要做的就只是
像原来那样利用激光激活一段记忆
同时 如果我们呈现新的信息
并将新信息融入旧的记忆中
这将会改变原先的记忆
这就像制作一段混音录音
史蒂夫:那么怎么做呢?
这次我们不找大脑中的恐惧记忆了
而是将我们的小白鼠
放到这种蓝色盒子里
我们会发现代表着蓝色盒子的脑细胞
欺骗他们 让它们对光脉冲产生反应
就像我们之前所说的那样
然后第二天 我们把动物放在
它们从未待过的红盒子里
发射激光并唤醒
脑中关于蓝盒子的记忆
那么将会发生什么呢 当老鼠
唤起关于蓝盒子的记忆时
我们对它的脚进行几次轻微冲击
我们想要人工形成老鼠对
蓝盒子
和足电击反应之间的联系
我们试着将两者相联系
为了测试是否成功
我们再一次
将动物放回蓝盒中
再一次 我们唤醒关于蓝盒子的记忆
同时给小老鼠的足底来几次冲击
突然 老鼠就僵住了
它仿佛回忆起曾在这种环境里被轻微惊吓到
即使实际上从未发生过
由此错误记忆就生成了
专业地讲就是 它错误的
对一种环境产生恐惧
而事实上从未发生过任何不好的事情
刘旭:到现在为止 我们仅仅是在讨论
这个光控开关的“开启”功能
事实上 我们的光控开关还有“关闭”功能
不难想象
有了这个光控“关闭'开关
我们也可以随时随地关闭一段记忆
所以今天我们所讨论的研究
都是基于神经科学的一条哲学原则
即大脑虽然看似神秘
但其实也是由可以被我们所调控的物质基础所组成的
史蒂夫:从我的角度来说
我所看到的是一个只要我们愿意就可以
激活任何一段记忆的世界
同时我们也可以消除不想要的记忆
甚至还可以基于一段事实
去改变这段记忆
因为我们生活在一个可以从科幻小说中
提取研究方向
并可以将其落地变为现实可能的时代中
刘旭:如今 全世界的科研人员
和其它工作者
都在用相似的方法来激活和改写各种记忆
无论是旧的记忆 新的记忆 积极的或消极的
这样我们便能够更好地理解
记忆的运作
史蒂夫:例如 我们实验室的一个研究小组
发现了生成恐惧记忆的相关脑细胞
并使它们产生愉快记忆
这也就是我所说的改变这种过程
我们实验室的一名研究人员甚至能够对雄性老鼠激活
本存在于雌性老鼠的记忆
据说这是一段相当愉快的经历
刘旭:不错 我们正生活在一个令人振奋的时刻
在这里科学发展没有任何外在限制
它只为我们的想象力所缚
史蒂夫:最后 我们要如何解决这一切?
怎样继续推进这项技术?
这些问题不该仅仅
留存在实验室
今天演讲的一个目的就是
告诉大家在神经科学领域
这种事件发生的可能性
但同样重要的是
我们想鼓动每个人都加入到这场交流中
让我们像一个团队那样思考一下这一切意味着什么
又该何去何从?
因为刘旭和我都认为
有一些非常重要的决定在前方等着我们
谢谢大家 刘旭:谢谢各位
(掌声)
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