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如果不考慮倫理道德,以及對于血肉自古以來的那種虛無的神圣感,刨除掉這所有的外在因素,那么所謂的大腦,不過就是一個由蛋白質組成的計算機,集控制器、存儲器和運算器于一體,五大感官就是人類的輸入設備,言行舉止就是我們的輸出結果。
——當然,如果比作計算機的話,那么人類大腦是非馮諾依曼結構的計算機。
大腦將信息記錄下來——這些信息有來自外界的信息,也有來自大腦內部經過處理后的信息——形成了記憶。
然而任何形式的運動都是互相作用的,當大腦記錄信息時,大腦的結構本身也會發生相應的改變,這可視作是記憶的痕跡。
神經元是大腦的基本構成單位,大腦分作多個功能區,不同的功能區互相聯網組成功能網絡,這便是人類大腦的基本運作原理了。
以大鼠為例,訓練老鼠學會把高頻或者低頻的聲音跟向左或者向右的動作結合起來,并在腦片上找到了不同聲音頻率信息在紋狀體中的分布,以及紋狀體控制向左向右運動的區域。
大鼠首先要聽一段特定頻率的聲音,然后決定將頭探向左邊或者右邊的小孔。如果它的選擇是正確的,就會得到一些水作為獎勵(在此之前大鼠已經被限水一段時間了)。譬如說,如果要讓大鼠把高頻聲音和左側小孔聯系起來(高頻音左側任務),那么一旦大鼠聽到高頻音,它就得把頭探向左側的小孔才能得到水喝,探到右側小孔就會一無所獲;相對地,要是大鼠聽到的是低頻音,那么大鼠就得從右邊的小孔里找水喝。
這種任務對大鼠而言簡直是小菜一碟。只需訓練10次左右,絕大多數大鼠就能以近乎100%的成功率在特定頻率的聲音響起后探往正確的小孔獲取獎勵。待學業有成之后,這些大鼠也就光榮獻身了——將它們的大腦取出來,與那些沒有經過訓練的、或是訓練得半生不熟的大鼠的大腦相比較,看看這段時間的訓練究竟讓它們的大腦產生了怎樣的變化。
在大腦的“聽皮層”和“紋狀體”的功能區之間存在著一種聯系,可叫做“皮層紋狀體可塑性”。紋狀體在認知行為中起著很重要的作用,比如行動選擇、集中注意力和強化學習。從解剖學角度看,紋狀體接受絕大部分大腦皮層的投射,并通過投射到下游的其它基底核團,直接控制和影響運動。
處在知覺信息區域(大腦皮層)和運動信息區域(基底核)之間,紋狀體的可塑性很可能是強化學習的機制之一。
所以作出假設:聽覺皮層投射到紋狀體的神經突觸可能在學習中產生了變化,并且這種變化可能記錄了學習到的記憶。
那么,這些習來的記憶究竟對大腦造成了什么改變呢?
大腦和電腦的最大區別,就在于大腦是個“活”的東西——如果大腦中有某條線路被運用得特別頻繁,那么這條線路就會變得越來越高效,這構成了人類學習記憶的基礎。
利用光遺傳技術和電生理技術,檢測了聽皮層對紋狀體所投射出的神經信號強度,果然發現隨著大鼠的訓練,從聽皮層投向紋狀體的某些線路也跟著愈發強化了。比如,那些經歷過高頻左側任務歷練的大鼠,聽皮層中負責處理高頻音的區域與紋狀體中與向左邊決策相關區域之間的神經聯結就變得更加強健。而相對地,如果大鼠接受的是其它任務訓練,這條線路則沒有任何變化。
對于其它方面的學習記憶,如果能找到對應的解剖學坐標,那么想要讀出大腦之中記憶的痕跡,并進而通過這存留在大腦結構上的痕跡反向推導出記憶內容,也是同理可行的。
這意味著——
“死后的大腦將會泄露生前的秘密……”
看著面前的培養艙,李尤滿意的笑了起來。