一项关于记忆的研究提出这样的问题;我们是否应该将遗传学运用于提高人的智力?美国普林斯顿大学的研究人员对一只看上去很普通的老鼠进行了能力测试,结果发现这只受试啮齿动物很快作出一系列反映出其智力的动作;它有较快的学习能力,有较强的记忆力和对环境适应能力,它比普通的老鼠灵活得多。毫无疑问,受试者是一只超级老鼠。原来科学家对这只老鼠作了生物手术,即改变它的DNA,确切地说,就是改变它的祖先遗传给它的DNA,其方法是改变老鼠小小头颅深处神经原之间的对刺激的反应。实验的结果是造就比其旁系聪明得多的新一族老鼠。
这项研究表明;从基因基础上增强哺乳动物的智力和记忆能力是有可能的。长期以来,人们对智力根植于基因中这个看法一直抱有浓厚的兴趣。智力是一个不明确的概念,它包括许多特性,其中有些例如创造力是不易理解的;另有一些例如解决问题的能力是较为明确的。美国哥伦比亚大学的埃里克 • 坎德尔;(Eric Kandel)说,智力包括许多基因因素,这方面有许多课题可研究。
在普林斯顿大学实验室里的那只受试老鼠即便算不上是老鼠中的交交者,大多数心理学家和神经生物学家还是肯定了那只改变了DNA的老鼠的记忆力和学习能力确实提高了。该实验结果提醒我们,尽管老鼠与人类之间有天壤差别,但是既然改变了DNA的老鼠可提高其智力,那么改变普通人的某些基因是否也可提高其智力呢?我们是否可以对那些在学习和记忆上有缺陷的人,包括早老性痴呆病患者实行治疗呢?在人口老年化的社会,这个问题的提出尤其有现实意义。实际上,普林斯顿的科学家们已经与商界商讨要出售他们的研究成果。
科学家认定一个事实,即记忆对我们的意识是极为重要的。芝加哥大学的心理学教授贾内尔 • 赫滕洛克(Janellen Huttenlocher)说,从感觉到思维,我们几乎所有的行为都不间断地依赖于我们的记忆。人之所以能读懂某个句子,是因为读者还记得组成句子中文字的意思。记忆给人们以个人语境,一种自我感,一种与人、环境、过去和现在的亲密感,给我们一种关于未来的框架。
但是,甚至当心理学家和脑研究人员意识到记忆在人们精神生活中的中心作用时,他们才认识到记忆不是单个现象。美国加州大学的詹姆斯 • 麦克高格(James McGaugh)认为;人脑中有不止一个记忆系统,全部记忆系统有F各自不同的作用。
在正常情况下,人脑中各个不同的记忆系统共同发挥着作用。例如,你骑自行车时,从脑中的一组神经原里给出操作这辆自行车的记忆;从另外的一组神经原里给出选择行车路线的记忆;再由其它一组神经原给出的记忆使你在从自行车上摔下时让你有紧张感觉......人脑中的精神体验大厦就是这样建立起来的。
脑研究人员通过对记忆损伤者的研究,才注意到记忆具有断续性。1953年,一位27岁的癫痫病患者H • M在手术中被摘去了包括一个被称为“海马”的结构在内的脑鞭叶。H • M的癫痫病治愈了,但H • M失去了形成新的记忆的能力。H • M现在还活着,他有良好的短时记忆能力,与来访者谈话时,他能够记住来访者的名字和其它有关信息;但如果来访者离去后再返回,这位失去记忆的人就不认得站在面前的是何人了,他甚至以为现在还是在1953年。照镜子时,H • M只记得镜子中的那位老人有点像自己。这个病例让科学家们相信脑内侧颞叶和海马是短期记忆转变成永久记忆的关键。
1962年,加拿大心理学家布伦达 • 米尔纳(Brenda Milner)做过一个实验,证明了H,M能够拥有一种特别的新的记忆。她让H • M看着镜子描出一个图案,对H • M来说,他每次描绘的是新图案。随着时间的推移,他的表现有了很大的改进。脑子里保存着他在实验开始阶段的记忆,即隐性记忆,或称“有意识回忆记忆”。早老性痴呆病患者一般都有这种表现,他们的脑内侧颞叶首先受到影响。而那些亨廷顿病患者,他们脑中的基底神经节受到损伤。尽管他们有完好的显性记忆,但他们已失去学习新事物的能力。早老性痴呆病患者能够在镜子里绘画,但他们记不得自己曾经做过的这件事;而亨廷顿病患者则根本不能做任何事,他们只记得自己曾经试图去做某事。人脑中有一个与扁桃一般大小的组织结——扁桃核,它是形成和促成与恐惧等强烈情感有关的记忆之关键组织。海马让人们记住曾经恐惧过,扁桃核则使人每当回忆起恐惧时感到心有余悸。
人脑中专事显性记忆的各分系统分别处理关于识别记忆对象的形状、特征、声音、面貌、名字等信息。所有这些种类的记忆全部存储在脑皮质中。如何理解某一看来是单一的记忆而实际上是一个复合结构:当你手握一把斧子,你的大脑中各个记忆分系统分别让你回忆这把工具叫什么、是什么形状、有什么用途等。我们在20多岁时,偶尔会想不起某一熟入的名字,这种情况说明记忆的组合过程出现混乱,而当我们在50多岁时遇上这种情况那就够令人烦恼的了。人的记忆的这种弱点让人丧失学习新事物的能力。为解决这一难题,普林斯顿大学的钱卓(Joe Tsien)博士进行了实验。钱博士认为:记忆能力随年岁增长而减弱,这种现象同样出现在性成熟的动物身上。
在学习和记忆新事物时,我们的大脑明显地发生着变化。但是整个脑结构没有改变,脑中也没有长出大量的新的神经细胞,而是人的活动经验让新细胞之间的联系,尤其是这些联系的牢度发生变化。你反复听一句话就等于按某种规律反复刺激某些神经细胞,于是你以后要重复该神经细胞刺激模式就较容易了。就是这种神经细胞刺激模式代表了每一个具体记忆。
神经生物学家发现:从神经和脑细胞突出的树突末端有一种名为NMDA的物质,该物质等待着对将要来临的信号作出反应。NMDA与其它感受体分子相同点是对某一化学次要刺激作出反应,不同点是NMDA对到来的信号感到不足,它还接受来自自身细胞放出的电信号。仅当两个细胞同时传递出信息,NMDA感受体才起作用,于是钙离子进入寄主细胞,让该细胞在下次受到刺激时较容易地起作用。科学家称这种现象为“长期增效”,它是形成记忆的关键。
NMDA在学习和记忆中的作用不仅仅是只具有理论意义。人们发现用药物将动物的NMDA感受体堵塞,造成动物丧失学习能力,甚至会让它得记忆缺失症。反之,控制刺激感受体用药,则会使动物增强记忆力。钱卓博士和他的课题组对NMDA感受体的一个特殊组成部分——NR2B进行了集中攻关。他们发现:学习能力较强的幼小动物的NR2B要比学习能力较弱的成年动物的NR2B更活跃;NR2B大多是在存储显性长期记忆的前脑和海马中。研究人员将创造NR2B的基因拼接成普通老鼠胚胎的DNA,于是造就了新一族聪明老鼠。在一系列的实验中,研究人员发现新一族老鼠确实比普通老鼠有较强的学习能力:新一族老鼠和普通老鼠都对面前放着的两只塑料玩具熟悉了,当换掉其中一只后,新一族老鼠对新玩具表现出特别的兴趣,而普通老鼠则辨认不出新老玩具之间的差别。
新一族老鼠的外貌和行为与普通老鼠相比没有什么不同,新一族老鼠也没有发病或惊厥。NMDA感受体遍布整个脑子,同时科学家还发现,虽然钙对于学习和记忆至关重要,但过量的钙会导致细胞死亡;脑细胞的氧被夺走时,脑细胞就释放出大量谷氨酸盐,这种物质过度剌激NMDA感受体并杀死其寄主细胞,这就是中风。
钱卓博士的研究还告诉人类,人体内NMDA感受体与老鼠、兔子等动物体内的NMDA感受体极为相似,鼠、兔等动物的NMDA感受体的作用与人类NMDA感受体的作用极有可能是相同的;即便如此,钱卓博士并没有计划去做修补人类的基因的实验,再则现时的社会道德也不容许他去做。但是生产激发NR2B分子作用的药物不仅有可能,而且为社会道德所容许。新一族聪明老鼠的主人钱卓博士断言:智力至少可以部分地来自生物科学。
[Tune,1999年9月1日]