大腦中的記憶可以被克隆嗎？

宋森 動(dòng)物學(xué)博士蘭州大學(xué)生命科學(xué)院老師

答：在回答這個(gè)問(wèn)題之前，我們要先了解一下人類的大腦是如何發(fā)育的。

人類的大腦從出生到25歲左右都在不斷發(fā)育，并經(jīng)歷了幾個(gè)發(fā)育高峰期。第一個(gè)高峰期在出生后18個(gè)月里，此時(shí)大腦灰質(zhì)（即神經(jīng)元胞體和突觸，大腦的主要功能單位）過(guò)量產(chǎn)生，然后經(jīng)歷一個(gè)被稱為“突觸剪切”的過(guò)程。這個(gè)過(guò)程牢牢遵循“利用或丟棄”的原則：經(jīng)常使用的神經(jīng)連接（增強(qiáng)的突觸連接）被保留下來(lái)，不經(jīng)常使用的神經(jīng)連接（弱化的突觸連接）則被丟棄。這是一個(gè)很神奇的過(guò)程：先產(chǎn)生過(guò)量的神經(jīng)元，保證了新生兒強(qiáng)大的學(xué)習(xí)能力，之后再根據(jù)使用情況自然選擇和淘汰不重要的信息。語(yǔ)言和運(yùn)動(dòng)技能因?yàn)榻?jīng)常使用所以得到保留，記憶則不那么重要，因?yàn)橐恢庇懈改刚疹?，所以被淘汰?/p>

具體來(lái)說(shuō)，嬰兒出生時(shí)腦中具有的大約1000億神經(jīng)元中只有17%是相互連接的。在接下來(lái)的時(shí)間里，這些剩下的神經(jīng)元要通過(guò)對(duì)外界的學(xué)習(xí)而相互連接在一起。這個(gè)速度雖然很快，卻是一個(gè)難以想象的能量消耗過(guò)程。大腦為了達(dá)到能量攝入和消耗平衡，需要減少至少一半的神經(jīng)元數(shù)量，這就是神經(jīng)元剪切。雖然神經(jīng)元數(shù)量少了，但突觸的連接變多了，也更加緊密了，突觸之間的信號(hào)傳遞也更加有效。這是我們?cè)诼L(zhǎng)的進(jìn)化中發(fā)展出來(lái)的獨(dú)特的大腦發(fā)育之路。所以，我們小時(shí)候的學(xué)習(xí)能力是非常強(qiáng)的，不記得童年的事情并不是因?yàn)槟X子不夠用。相反，小時(shí)候的神經(jīng)元儲(chǔ)量比現(xiàn)在多得多，只是我們無(wú)法主動(dòng)控制“利用或丟棄”過(guò)程中哪些信息該保留，哪些不該保留。

大腦神經(jīng)元增長(zhǎng)的第二個(gè)高峰期在進(jìn)入青春期之前，同樣伴隨著大腦灰質(zhì)的大量增加，以及隨后大腦內(nèi)大刀闊斧的突觸剪切。直到十六七歲，大腦的基本結(jié)構(gòu)才算發(fā)育完全，但是大腦并不會(huì)停止發(fā)育，它會(huì)持續(xù)生長(zhǎng)，一直到25歲左右達(dá)到峰值。

人類從5歲至20歲的大腦發(fā)育成像圖。藍(lán)紫色代表大腦灰質(zhì)含量少，紅黃色代表大腦灰質(zhì)含量多。從圖中可以明顯看出大腦在成熟和發(fā)育中經(jīng)歷了多么劇烈的神經(jīng)元剪切。

在幼兒的大腦中，最早開(kāi)始成熟的是最前和最后的部分，它們和最基礎(chǔ)的腦功能有關(guān)，例如感覺(jué)和運(yùn)動(dòng)。然后是涉及空間導(dǎo)向和語(yǔ)言（顳葉）的部分（左右側(cè)，下方腦區(qū)）發(fā)育。直到11歲左右，負(fù)責(zé)處理抽象想法的腦區(qū)——皮層還未發(fā)育完全。因此，這一時(shí)期的孩子對(duì)世界的理解依然局限在他們的直接經(jīng)驗(yàn)上，包括他們已經(jīng)看到、聽(tīng)到、觸摸到和學(xué)習(xí)到的事物。代表更高功能的、負(fù)責(zé)“決策”的區(qū)域——前額葉，在邏輯推理和解決問(wèn)題上起到關(guān)鍵作用，是最后才發(fā)育完全的。更重要的是，前額葉同樣控制工作記憶、抑制沖動(dòng)行為。因此，前額葉的延遲發(fā)育代表著很多少年兒童無(wú)法理解他們行為的后果。而成人的前額葉由于發(fā)育完全，完全有能力抑制其他腦區(qū)的沖動(dòng)反應(yīng)。

如果記憶可以被克隆，就要保證一個(gè)人從出生之后所聽(tīng)到的、看到的、學(xué)到的——也就是經(jīng)歷的一切，都能被完全克隆，這樣才能保證他的大腦神經(jīng)元突觸中的記憶印痕和原來(lái)一樣。根據(jù)上面關(guān)于大腦發(fā)育的介紹可以看出，大腦和身體其他器官最大的不同就是具有極強(qiáng)的可塑性，大腦內(nèi)神經(jīng)元突觸間的連接時(shí)時(shí)都在變化。因此，以現(xiàn)在的條件，可以說(shuō)記憶克隆是不能實(shí)現(xiàn)的。就算我們假設(shè)未來(lái)真的能完全復(fù)制記憶，那也只是腦中對(duì)過(guò)去事件的記憶，而通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間學(xué)習(xí)、生活記錄下來(lái)的一些感情和習(xí)慣是無(wú)法復(fù)制的。

最數(shù)字

3000萬(wàn)億

據(jù)美國(guó)航空航天局哈勃空間望遠(yuǎn)鏡的最新觀測(cè)結(jié)果顯示，El Gordo星系團(tuán)所容納的物質(zhì)的質(zhì)量可能與3000萬(wàn)億顆太陽(yáng)相當(dāng)。這比科學(xué)家之前估計(jì)的值大了43%。研究負(fù)責(zé)人、美國(guó)加利福尼亞大學(xué)戴維斯分校的詹姆斯·吉在一份聲明中說(shuō)：“這一結(jié)果讓我們更加確定，相當(dāng)早期的宇宙是一個(gè)十分不可思議的系統(tǒng)。”該星系團(tuán)的編號(hào)為ACT-CLJ0102-4915，距離地球超過(guò)70億光年。因此，天文學(xué)家觀測(cè)到的信號(hào)，實(shí)際上已經(jīng)非常老了。

103

一組研制量子計(jì)算機(jī)的科學(xué)家取得一項(xiàng)重大突破，只利用2個(gè)光子便形成103個(gè)維度的糾纏態(tài)，打破了此前11個(gè)維度的紀(jì)錄。這一研究突破意味著科學(xué)家在研制運(yùn)算速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)現(xiàn)在的量子計(jì)算機(jī)的道路上向前邁進(jìn)了一大步，讓量子計(jì)算機(jī)普及的夢(mèng)想進(jìn)一步照進(jìn)現(xiàn)實(shí)。此外，這一突破也有助于打造無(wú)法被攻克的密碼。科學(xué)家開(kāi)玩笑說(shuō)，他們的研究突破能讓“薛定諤的貓”有存活、死亡和其他101種狀態(tài)。

1億

一個(gè)國(guó)際行星地質(zhì)學(xué)小組研究認(rèn)為，月球形成于太陽(yáng)系誕生大約1億年之后（即大約44.7億年前）。來(lái)自法國(guó)、德國(guó)和美國(guó)的研究人員計(jì)算了類地行星從圍繞恒星運(yùn)行的原始行星盤中逐漸形成的過(guò)程，并在這一模型中逐漸添加了更多的細(xì)節(jié)，將月球形成之后地球通過(guò)吸積作用添加的物質(zhì)的質(zhì)量加入其中。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這種對(duì)應(yīng)關(guān)系就像一臺(tái)時(shí)鐘，可以推算出月球形成的具體時(shí)間。這也是地質(zhì)學(xué)領(lǐng)域在早期太陽(yáng)系的研究中不必依靠同位素衰變來(lái)確定時(shí)間的地質(zhì)斷代方法。

7000

近日，從美國(guó)航空航天局“信使”號(hào)探測(cè)衛(wèi)星傳來(lái)的數(shù)據(jù)顯示，水星的半徑在過(guò)去40億年里收縮了近7000米，比以往估計(jì)的數(shù)據(jù)高得多。來(lái)自華盛頓卡內(nèi)基研究所的保羅·K.伯恩和克里斯蒂安·克里姆扎克利用“信使”號(hào)傳來(lái)的高清圖像和地形數(shù)據(jù)繪制了一張全面的水量構(gòu)造特征地圖。該圖顯示，隨著冷卻的進(jìn)行，水星一直在收縮。endprint