把记忆植入神经，最科幻的技术？

比邻星

光线改变记忆

实验室老鼠

光遗传学的三位科学家获得了2021年基础医学研究的拉斯克奖。

光敏绿藻

r走进一个蓝色的房间。他没有特别的任务，只需要写下他以前来过这里。不难。简单的踱步之后，R离开了蓝色的房间。他的下一个目的地是红房子。红房子像蓝房子空一样摇摆，但是第一步之后R就觉得不对劲了。脚底酥麻，好像全身被电了一下，很难受。突然，一束光照在他的头上，一切都不一样了。他觉得自己瞬间回到了蓝色的房间，他不停地问自己——这是什么颜色的房间？

灯灭了，红墙出现在R的眼前，地板又变得舒服了。没有电，就没有痛苦。还有最后一项任务。再次毫无危险地走回蓝家。但是当R推开蓝家的门时，一些可怕的回忆突然涌上了他的心头。他记得这里的地板不舒服，所以他一动不动地站在门口...

很明显，R被植入了错误的记忆。红屋子里有电流，但在R的记忆里，他在蓝屋子里是被电击的。这是一个真实的故事。它发生在麻省理工学院的神经科学实验室。主角R是一只老鼠。背后的技术是刚刚获得拉斯克奖的光遗传学。

为什么光可以篡改记忆？先从自然界中一种简单普通的生物说起——绿藻。当你用光照射绿藻时，它们会主动向光源移动。这种特性被称为趋光性。但是绿藻是单细胞生物。他们没有眼睛怎么能看见光？

偷偷放在细胞膜上。绿藻的细胞膜上有一些特殊的蛋白质，本质上是离子通道。这个通道打开，阳离子就会流入细胞，细胞就会被激活和兴奋。但是这个通道是有门的，就像我们可以刷脸或者指纹开门一样。这个离子通道的门刷的是“光”。

当一些波长的光照射蛋白质时，通道就会打开，细胞就会被激活。换句话说，这种蛋白质可以感知光线，充当眼睛。它的学名是通道视紫红质(ChR)，我们暂且称之为“绿藻之眼”。

类似的感光蛋白存在于你的视网膜中，而不存在于其他地方的神经元中。这可以证明一个显而易见的事情——如果你被蒙上眼睛，一束冷光照在你的腿上，你不会有任何感觉。因为腿上没有感光蛋白，所以腿感觉不亮。但是如果我们在腿部的一些细胞上放上“绿藻眼”会怎么样呢？还是直接作用于大脑中的某些神经元？这是光遗传学。光遗传学的故事

大脑中的神经元错综复杂。

人脑中有860亿个神经元，每个神经元平均可以与成千上万个其他神经元连接。在错综复杂的网络中锁定几个神经元真的太难了，比在凌乱的房间里找一只猫还难！科学家们一直在尝试不同的方法来激活特定的神经元。

因为神经元传递信号有两种方式:电信号和化学信号，所以他们首先想到的是用电流或者特定的药物(起神经递质的作用)来操纵神经元。然而，这两种方法的缺点是显而易见的。电刺激够快，但是一个电一个电就控制不准。药物要随全身血液循环，不仅难以控制，而且起效较慢。它们不是最理想的方式。

光呢？但是光太快了，没有什么能比光速更快，这个效果绝对及时。至于精确操控，就需要“遗传学”来介入了。粗略地说，就是将“绿藻眼”的基因转移到选定的神经元中，这样当光束照射到大脑时，只有那些有“眼睛”的神经元才会被激发。如果动物此时表现出不同的行为，可以直接表明所选神经元对应这种行为。

事情就简单多了。目前，我们的技术已经筛选出了许多神经元特异性标签，利用这些标签可以在特定的神经元中表达外源基因。比如，已知果蝇喜欢避光，这种行为是由特定的神经元控制的。如果病毒在这些神经元中表达“绿藻眼”的基因，然后用光照射果蝇，果蝇就会逃跑。但是果蝇也有眼睛。他们可以自己看见光。所以为了排除干扰，研究人员把果蝇的头扯了下来。此时果蝇仍能短时间存活，胸部有一些神经元控制逃逸。当灯再次照在果蝇身上时，无头果蝇仍然迅速逃跑。

这种光成功地操纵了果蝇的飞行反应。类似的实验也发生在老鼠身上。头顶光的老鼠可以利用同样的原理产生开篇故事中提到的虚假饱腹感和虚假记忆。知道了背景再看R的故事，因果关系会清晰很多。当R第一次走进蓝色的房间时(其实是他把鼠标放在了蓝色的盒子里)，就产生了在这里的记忆。这部分记忆是由海马体中的特定神经元产生的，研究人员将光敏蛋白基因转移到这部分神经元中。

当R进入红色房间时，研究人员用光激活了这部分记忆神经元。这时候蓝家的记忆被强行唤醒，当R的鞋底被电击时，自然会把这两件事联系起来。它的记忆变成了“蓝色房间里有脚震”。终于，我再次踏进了蓝色的房间，映入眼帘的场景引出了已有的虚假记忆。r很害怕，会表现出老鼠的“定格”反应，就像被车灯照亮的小鹿。让神经元长出“绿藻眼”，它可以被光激活。

海马体中的一簇神经元

关于光遗传学有很多故事，这里只是冰山一角。当边肖第一次进入神经生物学实验室时，我的导师寄给我一篇关于光遗传学的论文。那是我的专业启蒙读物。当我看到一束光可以让神经生物学家操纵动物的行为并写出它们的记忆时，我很快想到了科幻电影《温暖的光内》和《三体》中的思想印记。

在神经生物学家眼里，记忆是海马盘，意志的本质也是物质。

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