好久不见。很久没在知乎上正儿八经来回答问题了。
我现在在牛津大学研究疲惫,但实验室里绝大多数同事都是研究阿尔兹海默病的医生,所以我也会关注记忆的问题。毋庸置疑,记忆又重要,又珍贵。记忆甚至可以说是决定了我们是谁,我们来自哪里,又要去往何方。
大多数人可能没有意识到,其实人的记忆力非常强大。而且我们总是在不知不觉中记住一些不太重要的东西。比如我之前在UCL的同事就发现,让人做一个简单的识别声音的任务,在声音中混杂一段1秒长的随机的、人造的噪音,重复播放几次,几分钟之后,人就能无意识的记住它。这么一段噪音,其实对于大脑根本没什么用,但大脑就是记住了,而且能记住至少两个月。记忆的形成就是在这样不知不觉的时候发生的。
与此同时,遗忘也往往是不知不觉的发生的。这个现象有两种解读方式:
一,有些记忆就是要被遗忘。
就像是有些记忆——你不想记住它但它就是挥之不去——是不知不觉中发生的,记忆也会不知不觉中消失。这并不是什么令人感伤的事情,相反,大脑需要这样的遗忘。想象一下如果你要能记住从3、4岁以来所有感知、所有事情的细节,得是多大的信息量!
最好的例子就是 S,是前苏联心理学家A.R.鲁里亚(A.R.Luria)在1987年在《记忆家的心智》(The Mind of Mnemonist)中记录的案例。这本书应该是最早深度研究记忆术这个概念的书,比现在量子阅读那类正经多了。S是个男的,他能够全靠自身记忆地记住70多个连续的无关的词语和数字。你念一遍,他就能复述出来。但这种超强的记忆力对他来说并不是总是好事儿。S有注意力缺陷,当你给他很多信息,比如一篇文章的时候,他很难找到关键信息。
这能够给我们带来一点启示:其实遗忘是一件正常,而且非常必要的心智过程。如果遗忘不是不知不觉的发生的话,你的生活和工作都会受到很大的影响。但这些忘记的,绝大多数都是不太重要的细节。当然,这也不绝对,比如说最近忙成狗,我常常忘记把约定好的会议添加到日历里。这并不是我想忘记的内容,但因为忙碌疲倦导致的遗忘(forgetfulness)。
二,大脑发生病理性的变化,让你不该也不想忘记的也忘记了。
最好的例子大概是阿尔茨海默症(AD)。它是一种神经退化性疾病,国内俗称「老年痴呆症」,但这个说法不准确因为不仅AD晚期有痴呆的症状,其他的神经退化性疾病也会有。中国有世界上最多的AD患者,而且患者增长速度也是最快的[1]。大脑在患有这种病之后,身体是健康的,但记忆却慢慢消失,就像是试图用手去止住沙流一般,无论如何努力,沙子也会从指缝中流走。每一粒沙就像是一小段记忆;有可能是一段很普通的记忆,也有可能是一段值得珍视的记忆,但沙流不会因为它们所携带的记忆是否重要而停止,直到最后自己都忘记了身边的人都是谁,也忘记了自己是谁。
到底是什么导致了大脑患上这种病,其实目前还不清楚。但我们能观察到,大脑在患病后会慢慢萎缩。
那么,到底是什么导致了这种萎缩呢?又要怎样阻止甚至逆转这种萎缩?这两个问题,就是脑科学家们关心的问题。
这两个问题的复杂程度,我大概用几十万字都没法说清楚。简而言之,是大脑中的神经细胞发生了变化。在显微镜下观察大脑切片,你会看到很多长得像树一样的细胞,叫做神经细胞。正常情况下,这些神经细胞之间是相连的,而相连的地方叫突触,而突触是生成记忆的关键。但如果观察阿尔茨海默症患者的大脑,就会发现突触消失了,而且神经细胞里和细胞外会有一些正常大脑中没有的东西,叫做β-淀粉样蛋白。为什么这些东西会出现?要怎么预防和消除它们?目前,这些问题都还没有确切答案。
现在,对这类疾病的困境在于大多数人没有意识到这些病的可怕程度,也因此没有意识到研究这些病,其实是多么的迫在眉睫。这种困境出现的原因有两点,其一,光是理解“这个问题很难”就有很高的知识门槛。其二就是——大多数人还没有老。但我的病理学老师曾说过:“如果我们在座的100个人都有幸活到退休,那这里可能有十个人得阿尔茨海默症、五个人会得帕金森病。”
帕金森病是另一种老年病,在65岁以上人群中比较常见。根据近年来中国疾病预防控制中心的数据调查,帕金森病的患病率为1.7%,约等于每50位老年人中就可能有1位会得帕金森病。随着神经的慢性退化,会让人不自主颤抖、身体僵硬、行走不便,随着疾病恶化,病人会出现痴呆的症状。我现在就在研究帕金森病,但我是研究“非运动”方面的症状。帕金森病最明显的一个症状就是没法控制身体,老抖,而且动作僵硬。其实这一症状现在已经能够通过各种手段很好控制了,甚至最近还有通过学乐器、学跳舞来缓解症状的方式。但影响生活的其他症状反而更难治疗,这包括对几乎任何事情都失去动力,明明很想做一些事情——比如看书——但完全坚持不下去,以及会做一些冲动的决定,甚至变得好赌。
其实手抖、懒惰和冲动这三个看起来不相关的现象,都和大脑里缺少多巴胺有关。帕金森病的出现就是因为生产多巴胺的脑细胞逐渐开始死亡,而多巴胺恰恰就是控制行动、让人产生动机,以及能够正常地控制对奖励的欲望的关键。反过来看,我们还能通过研究出问题的大脑来理解正常的大脑是如何运作的。
其实需要解决的疾病,不仅仅是阿尔茨海默症和帕金森病,也不仅仅是老年病。自闭症、抑郁症、精神分裂症等等也都是脑科学正在攻克的难题。这些疾病,都是因为大脑出现了变化的缘故才出现的。
我曾看到一位自闭症患者母亲在网络上的匿名留言,留言很长,大概意思是说自己一家人都很健康,为了要孩子周全地计划了很久,孕期也很仔细,孩子出生后同样各方面给予悉心照顾。但当她女儿确诊自闭症——而且是很严重的自闭症后,她才明白,自己抽到了“地狱签”。
任何人,无论贫穷还是富有,都有可能抽到“地狱签”。而脑科学的目标之一,就是尽可能地减少这类“地狱签”的影响。
每天我们的生活似乎都这么理所应当,理所应当地能够听说读写、理所应当地可以每一刻快乐的时光、理所应当地可以刷着知乎抖音接受海量的信息。但只要大脑有,一点点改变。我们也会改变。任何一点变化,都有可能是灾难性的。
我跟我妈说现在在做帕金森病的研究。她就问,那我的工作是不是要找到根治它的办法呢?嚯嚯嚯,妈妈你太高看我了。不过这是个常见问题,以为大多数人无法想象“根治”它有多难。
那现在治疗阿尔兹海默病的有什么可行性比较高的方向呢?最近几年讨论度比较高的一个就是基因治疗。这里就不得不提美国麻省理工学院-麦戈文脑科学研究所的科学家张峰,就是因为他发明的基因修饰技术CRISPR让基因治疗的可行性大大提高了。这方面知乎上比我懂得更多的大佬有很多,但这里还是略微解释一下CRISPR是什么。CRISPR是一种细菌里的基因。如果让病毒A去攻击这种细菌,这种基因就会带有病毒A的基因片段。接下来,细菌就可以反客为主,反而通过这些新得的基因片段,去检测和抵御病毒A的攻击,甚至还可以去摧毁病毒A。说到底CRISPR其实是细菌的免疫系统。科学家就是利用细菌的免疫系统的这种特点,去编辑活着的生命体(比如大活人)身体里的基因。这就叫CRISPR-Cas9基因修饰技术。为什么这个东西很厉害呢?重点在于活着的生命体。我们就是活着的生命体,如果我们得了病,需要做基因治疗,光是知道哪些基因需要被修改是没有用的,你得有个能在生命体上直接修剪基因的工具,CRISPR就是这样的工具。这就是它了不起的地方。
我们现在已经知道很多与阿尔兹海默病有关的基因组了,那现在就需要进一步完善CRISPR,并确定病人身体里的哪些基因组是可以修改,并且修改后就可以治疗阿尔兹海默病的了。说到这里就要说到阿尔兹海默病的治病蛋白结构,这是清华大学施一公教授的研究组在2014年的成果。这对基因治疗的发展会有很关键的推动作用。
当然我说的很简单,但其实是我自己不懂所以尽量简化了。但理论上是这样操作的,只是不知道需要多少年才能从纸上谈兵到有实际效用,更重要的是,要让普通人都用得起。
我导师恰好是神经内科杂志《Brain》的主编,最近我在帮他接触和来自中国高校的稿件的一些事宜。以前不懂不了解,最近接触了一线论文才感觉得阿尔兹海默病和帕金森病的研究在国内这几年发展的真的是非常迅猛,动不动就是一个上千人的病人数据库。这也和国内这十年脑科学基础研究发展脱不开关系。说起来,2010年我出国读神经科学本科,今年也是十年多了。我在这十年里慢慢成为了一名脑科学工作者,也见证了中国脑科学的迅猛发展。
说到这儿我就要说一个我长期以来的疑问,为什么北京的脑科学三巨头 北师大、北大和清华的脑科学部都有个“IDG/麦戈文”的前缀?一查才知道,这三所研究院都是 2011 年,由IDG创始人麦戈文先生和IDG资本共同捐资创立的。虽然三个研究院都以大脑的认知功能和疾病的研究为主,但因为聚集的科研工作者背景有所不同,三者各有所长:
在捐资北京三所高校之前,他们在2000年向美国麻省理工(MIT)捐资成立了MIT麦戈文脑科学研究所。给MIT捐钱成立脑科学研究院,我觉得比较能理解,毕竟2000年波士顿也是北美的神经科学研究大本营了,而且MIT确实是众望所归。但说句大实话,大家别喷,2010年前后,要捐钱在亚洲成立脑科学研究院的话,北京应该有不少劲敌。远的不说,东京——仗着理研(RIKEN)和东京大学的优势——当时算是东亚的科学中信了。当时是怎么最后决定在北京建的?而且一建就是三所?
我看最近新闻采访现任IDG资本创始董事长熊晓鸽,他说确实日本是很积极,有五所学校写了申请。但他坚持希望建在中国,就安排麦戈文先生到清华、北大谈。虽然新闻说的轻描淡写,但这个背后大家做了什么努力,又是怎么游说的,肯定是有故事。感觉熊晓鸽应该好好聊聊其中故事,因为这份捐助在今天看来还是相当有先见知名,甚至可以说是对中国脑科学雪中送炭了。这一捐赠相当少见。虽然世界各地都有因捐赠成立的研究所,但很多是带有投资目的的,所以一些脑科学研究所,必须研究有一定应用价值的研究,而非单纯的基础研究。因为基础研究不仅费时费力、成本高昂,而且需要不间断长期投入,对于单个公司或者机构来说,需要长期承诺这样的无回报的资金投入,还是相当勇敢的。
今年2021年了,也是国内三所IDG/麦戈文脑科学研究院成立十周年。过去十年,不仅是这三所研究院蓬勃发展的十年,更是中国脑科学蓬勃发展的十年。现在可以说,在脑科学领域,在亚洲,北京已经大大甩掉其他城市,至少能和东京平分秋色了,甚至在很多话题上已经大大超过东京。很难想象十年就能有如此变化,十分难得。
脑科学的使命不止于此。除了对疾病和药物的研究之外,困扰科学家们的根本问题其实还是回到了大脑本身上:人的智慧到底从何而来?我们要走的路还很长,希望接下来的十年,我们能做的更好,中国脑科学的基础研究也能得到更多的支持和关注。