记忆，是我们生活中不可或缺的一部分，它让我们得以保存过去的经验，塑造现在的行为，预测未来的变化。人类无论是回忆童年的快乐时光，还是牢记复杂的技能操作，记忆都在背后默默支撑着。然而，记忆的本质究竟是什么？它是如何被存储在大脑中？神经科学界对此一直存在激烈的争论，尤其是关于长期记忆的物理基础。通过对312位神经科学家进行的调查研究，本文带领读者深入了解这一领域的最新共识与分歧，同时探讨记忆提取和全脑模拟的未来可能性。 长期记忆的物理载体是什么一直是神经科学的重要课题。从经典的思想来看，记忆依托于神经元之间的连接和突触变化，即经历塑造神经网络的结构，从而在物理上留下一道印记。
近年来采用的先进技术，如光遗传学，已经能够标记并操作特定神经元群体，展示了“记忆痕迹”（engram）的存在，强化了这样一种观点：记忆储存在神经连接模式和突触强度的变化中。多项实验甚至表明，激活相关神经簇能够唤起特定记忆，消除相关突触则能让记忆消失，似乎为这一理论提供了有力支持。 然而，尽管大多数神经科学家（超过七成）认同记忆主要依赖突触连接和神经元集群的持续性变化，但对于记忆到底依赖哪些具体的物理特点，还缺乏明确共识。记忆的物理尺度是一个关键议题。在调查中，科学家们对于哪些层级的结构和分子细节是记忆存储的必要条件持不同看法。大多数人认为，记忆不会依赖于分子层级最细微的量子态，但又普遍认为至少需要达到生物分子类型和定位的分辨率。
介乎于微观分子变化和更宏观神经回路的结构之间，究竟是什么具体特征才是关键，仍然是未知领域。 长期记忆的稳定性也提醒我们，那些动态的神经活动模式或者短期内蛋白质的合成并非记忆持久存在的核心机制。比如，经历深度低温循环停跳后，人类仍能保持记忆完整，表明全局性神经电活动的暂停并未抹去长期记忆；抑制蛋白质合成虽能阻碍记忆形成，却不会影响早已建立的记忆回忆能力。这些现象表明，长期记忆更依赖于大脑中的稳定结构性改变，而非持续的动态过程。 除了突触强度改变，科学家们也将注意力投向了多种可能参与记忆存储的结构性机制。例如突触生成、神经元兴奋性的持久调整、轴突髓鞘的变化、细胞内的磷酸化修饰、环绕神经元的细胞外基质改造等均被认为可能影响记忆的维持。
记忆的生物学基础可能是多个机制相互作用的结果，具有高度冗余性和鲁棒性，即使部分结构暂时受损，整体记忆仍能保存。因此，理解记忆结构的全貌，需要综合考虑层次丰富、范围广泛的生理及分子因素。 调查还进一步探讨了记忆能否从静态的脑结构中被直接读取。具体来说，研究人员引入了“醛稳定冷冻保存”（aldehyde-stabilized cryopreservation，简称ASC）技术作为脑组织超微结构保存的代表方法。参与者被要求基于理想前提（即完美保存情况下），判断是否能从ASC保存的脑中提取长期记忆信息。中位数预测是大约40%的概率认为可以实现记忆提取。
这一概率反映了神经科学家们对于记忆主要依赖结构存储的信心，同时也显现出对此技术和理论应用现实限制的谨慎态度。 有趣的是，预测能否以静态脑结构为基础打造“全脑模拟”（whole brain emulation，WBE）的回答也表现出类似中位数概率——40%。全脑模拟指的是通过数字技术将脑的所有因果结构精确复制，从而使其数字版本表现出的行为和反应与原始生物脑无法区分。调查显示，若事先能从个体脑内采集电生理动态信息，则这一概率上升至62%，表明动态生理数据对模拟成功的重要性。模拟的时间线预测方面，科学家们估计第一个全脑模拟将在2045年对秀丽隐杆线虫（C. elegans）实现，2065年左右实现对鼠类的模拟，而人类的全脑模拟预测则在2125年左右，反映出技术发展的渐进性和复杂性。 值得注意的是，专家组——主要是长期从事记忆神经生理研究的学者，虽然整体趋势与普通神经科学家相似，但普遍对从保存脑中提取记忆的可能性持较为保守态度。
这表明具体的研究经验和领域细分会对观点产生一定影响，但整体科学共识还未形成，仍存在广泛分歧。 此外，在调查的数据分析中还揭示出诸多相关性。个人对记忆存储物理基础的信念与其对应记忆提取和脑模拟成功概率的估计高度相关。年龄与对保存脑中能提取记忆可能性的看法呈负相关，显示年长科学家可能更具怀疑态度；但教育背景、具体研究手段和专业经验对这些概率估计影响较小。 调查结果深刻表明，尽管神经科学界在记忆的结构存储方面建立了一定共识，但对于精确的机制、关键的神经生理特征及所需分辨率，科学界依旧存在广泛不确定性。记忆不仅仅是对神经连接的简单映射，它可能涉及复杂多维的生物分子层次和细胞内外动态过程的交织。
从研究进展来看，现有技术和理论尚难以完全揭示记忆的细节密码。随着神经科学技术的不断推进，尤其是在全脑高分辨率成像和数字模拟领域的突破，未来有望更清楚地绘制出记忆存储的完整结构图谱。 从应用角度看，如果能够从保存的脑组织中提取或还原记忆，将触发深远的伦理、法律和社会问题。个人隐私、记忆权利、身份认同、人类寿命延长等话题，将因技术可能性而被重新定义。神经科学家们对此也表现出了诸多关注，提出未来应提前探讨这类技术带来的挑战，并制定相应的规范和监管框架。 此外，当前研究还面临着一些限制。
例如调查样本主要集中于两大神经科学群体，未覆盖所有相关领域，且技术和理论背景的差异可能影响观点。调查的问题框架假设了理想的脑组织保存状态，现实中存在保存过程中的不可避免损伤和变异，也可能影响记忆的保存和读取。未来研究需要更精细地划分不同类型的记忆，并结合实验数据和理论模型，以获得更加系统和深入的理解。 综上所述，记忆的物理基础是神经科学尚未完全解开的一个谜题。多数科学家认可记忆的结构性本质，但认同的基础多样且存在不确定。脑连接模式、突触变化、分子组成乃至动态生理状态都可能在记忆的生成与维持中发挥作用。
未来，结合先进的脑成像技术、分子生物学研究和计算模拟，将有助于解释记忆如何存储及提取，为认知科学和人工智能领域带来革命性突破。与此同时，社会应积极应对由此衍生的伦理问题，确保科技进步惠及人类，而非引发新的矛盾与风险。记忆不仅是过去的载体，更是未来认知之门的钥匙，探索其本质是人类认识自我与世界的重要一步。
