这篇内容探讨了主流的“突触可塑性与记忆假说”（SPM），即记忆等同于神经元连接强度的变化。通过分析心脏移植后出现个性改变等奇异案例，以及单细胞生物也能学习的现象，该假说受到了挑战。文章指出，SPM假说无法解释记忆如何能长期稳定存在，也无法解释记忆在没有突触的情况下如何形成。作为替代方案，文章提出了“细胞过程与记忆假说”（CPM），认为记忆的存储基础更为广泛，涉及RNA、蛋白质修饰和表观遗传等细胞内分子机制。结论是，神经科学需要超越单纯的突触中心论，探索记忆更多元的生物学基础。
胜利的滋味
图皮南巴人曾有食敌的习俗。他们认为，通过吃掉敌人，可以获得对方的力量，例如勇气和胆量。
武士们相信，吃掉从其他图皮部落俘获的战士，可以吸收和消化他们的力量；因此，为了避免吸收弱点，他们只选择那些被认为是强大而勇敢的战士作为祭品。
从现代科学的角度看，这种想法显然是错误的。你可以通过吃掉某人的手臂或心脏来获取一些蛋白质，但绝不可能获得那些构成人性的根本特质，比如人格、记忆或身份。这些东西都只是分子，与原主人的核心特征已无关联。
对吗？
心脏移植与人格同一性
接受心脏移植的患者有时会报告一些极为奇特的术后变化。这些案例挑战了我们对记忆和人格仅存于大脑的传统认知。
- 一名狂热的肉食者在接受了一位素食者的心脏后，声称自己“现在讨厌肉了……闻到肉味我的心跳就会加速。”
- 一名女性在接受了一位18岁男性的心肺移植后，似乎继承了捐赠者对啤酒、青椒和鸡块的喜爱。
- 一名女同性恋者在接受了一位异性恋女性的心脏后，报告称自己的性取向主要转向了男性。
- 一名男子在接受了一位年轻音乐家的心脏后，突然迷上了古典音乐，尽管他以前从未听过。
- 一名5岁男孩接受了3岁男孩的心脏后，尽管不知道捐赠者的死因，却能描述出捐赠者“从高处摔下来受了重伤”，并从此拒绝接触捐赠者生前喜欢的玩具“电力别动队”。
更令人费解的是，有些受体似乎获得了他们本不可能知道的关于捐赠者的信息。一位名叫克莱尔·西尔维亚（Claire Sylvia）的受体在梦中见到了一个名叫蒂姆（Tim）的年轻人，并感觉自己“吸入了他”。后来她发现，她的心脏捐赠者名字正是蒂姆·拉米兰德（Tim Lamirande）。
“然后我们接吻了。当我们接吻时，我将他吸入体内。那感觉就像我一生中最深的一次呼吸，我知道蒂姆将永远与我同在。”
这些现象不仅限于心脏移植，肾脏和肝脏移植也报告过类似的变化。这似乎表明，重要的是内化了他人身体的一部分，而不仅仅是心脏。
突触可塑性与记忆假说 (SPM)
我们对上述奇异故事的怀疑，源于我们对生物学和记忆运作方式的认知。主流观点认为，记忆储存在大脑中，而非心脏。这一观点的核心便是“突触可塑性与记忆假说”（SPM）。
SPM假说：在记忆形成过程中，活动依赖性的突触可塑性在相应的突触上被诱导，这对于信息存储是必要且充分的。
简单来说，SPM假说认为学习和记忆就等同于神经元之间连接强度的变化，即“突触权重”的改变。这个观点是现代神经科学的基石，也是人工智能（尤其是人工神经网络）的基本假设。在AI领域，“权重”几乎就是“模型参数”的同义词。
然而，本文认为这个假说虽有价值，但并不完整。
- 强SPM假说：学习/记忆在物理上等同于突触权重的变化。
- 弱SPM假说：学习/记忆可以储存在突触权重的变化中，但并非唯一的存储方式。
作者支持弱假说，并认为强假说忽略了神经元作为复杂细胞的内部机制。神经元内部拥有复杂的分子网络，我们真的能认为这些复杂性与学习记忆无关吗？
SPM假说的简史
SPM假说并非凭空出现。其前身是“可塑性变化假说”，由神经科学先驱圣地亚哥·拉蒙-卡哈尔（Santiago Ramón y Cajal）在19世纪末提出。他认为神经元的生长和新连接的形成是学习的基础。
我们认为，新分支的形成伴随着血流量的增加，从而带来必要的营养……神经元在成年后生长并创造新连接的能力，可以解释学习以及人类能够改变其思想体系的事实。
后来，唐纳德·赫布（Donald Hebb）在1949年提出了更具体的想法，即著名的“赫布定律”：
当细胞A的轴突足以激发细胞B，并反复或持续参与其放电时，一个或两个细胞会发生某种生长过程或代谢变化，从而使A作为激发B的细胞之一的效率得以提高。
这通常被概括为 “一起放电的神经元，连接会更紧密”。
随着20世纪70年代长时程增强（LTP）和长时程抑制（LTD）现象的发现——即突触权重可以持续数分钟到数月的变化——SPM假说逐渐取代了更广泛的可塑性假说，成为主导范式。
突触变化的“必要性”存疑
SPM假说认为突触变化是记忆的必要条件，但大量证据对此提出了挑战。
其他形式的记忆：生物体内存在其他记忆系统，如免疫记忆（免疫系统对曾遭遇的病原体产生更快反应）和表观遗传记忆（如饥荒幸存者的后代健康状况受到影响）。
非突觸記憶存儲的實驗證據：加州大学洛杉矶分校（UCLA）的神经生物学家大卫·格兰兹曼（David Glanzman）的实验表明，在海兔中，即使抹除了与记忆相关的突触变化，记忆本身并未完全消失，并且可以被“唤醒”。更引人注目的是，他的团队发现：
通过将受过训练（被电击）的海兔的RNA提取出来，并注射到未经训练的海兔体内，后者也变得对触摸敏感，仿佛它自己也被电击过一样。这表明记忆至少部分以RNA的形式存储和转移。
单细胞生物的学习能力：像草履虫和喇叭虫（Stentor）这样的单细胞生物，没有神经系统或突触，却能表现出学习行为，如习惯化（对重复的无害刺激反应减弱）。这证明，基于细胞内分子机制的记忆形式必然存在，并且可能在进化中被保留下来。
突触变化的“充分性”不足
SPM假说同样声称突触变化是记忆的充分条件，但这一观点也面临挑战。
记忆在脑重塑后依然存在：在某些生物过程中，大脑结构会发生剧烈重组，但记忆却能幸存下来。
- 昆虫变态：蝴蝶能够保留其作为毛虫时期的部分记忆。
- 涡虫再生：涡虫被切掉头部后，新长出的头部仍能保留部分旧的记忆。
- 动物冬眠：北极地松鼠在冬眠期间大脑体积会急剧缩小，但醒来后仍能保留之前的学习行为。
突触的不稳定性：这是对SPM假说最致命的打击之一。 > 突触本身并不稳定，其大小和数量在数小时到数周的时间尺度上不断变化和更替。如果记忆完全依赖于这些不稳定的结构，我们如何能拥有持续数十年之久的长期记忆？
这引出了一个想法：也许存在多种记忆机制，它们在不同的时间尺度上运作。突触可能负责短期或中期记忆，而更稳定的长期记忆则需要其他机制。
替代方案：细胞过程与记忆假说 (CPM)
基于上述证据，一个更具包容性的替代理论浮出水面，可以称之为“细胞过程与记忆假说”（CPM）。
CPM假说：生物系统中学习和记忆的形成、巩固和提取，涉及依赖于刺激的、非突触的分子和细胞内过程。这些过程不仅服务于突触机制，还提供了互补的存储机制，对于长期记忆的形成和维持是必需的。
这个想法并非全新。早在20世纪60年代，心理学家詹姆斯·麦康奈尔（James McConnell）就通过“涡虫食人”实验，提出了记忆可以通过分子（如RNA）转移的观点。尽管这些早期研究因可重复性问题而备受争议并一度被边缘化，但近年来，认为记忆存储在细胞内分子（如RNA、蛋白质修饰、表观遗传变化）中的观点正逐渐复兴。
这些细胞内过程的运作时间尺度远慢于突触变化，正好可以解释长期记忆的稳定性问题。
细胞记忆的未知领域
神经科学家萨姆·格什曼（Sam Gershman）在一篇评论中精辟地指出了当前领域的困境：
为什么尽管经过数十年的深入研究，我们能确定的东西却如此之少？一个原因是，记忆的联想-突触概念已经深深植根于神经生物学家的思维中，以至于它通常被视为一个公理，而不是一个假说。
SPM假说就像一张坚实的地图，引导了过去几十年的研究。但这张地图可能只描绘了世界的一部分。如果我们敢于踏出这片“陆地”，去探索细胞记忆这片“未知领域”（Terra Incognita），可能会有惊人的发现。
回到最初的心脏移植故事。根据CPM假说，这些看似荒诞的现象至少在生物学上是可能的。如果记忆不仅储存在神经元连接中，也储存在细胞本身，那么移植一个器官，就有可能移植储存在其中的记忆。
这将开启一个全新的世界，并提出一系列激动人心的问题：
- 如果砍掉一只手臂，会忘记某些事情吗？
- 吃掉动物的肝脏，能获得它的部分记忆吗？
- 我们是否可以通过干预心脏等非大脑器官来治疗记忆相关疾病？
最终评价
三星（满分五星）。在当时算不错，但经不起现代审视。就像人腿一样，有点难以下咽。