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12 神经生物学与行为研究中心




在托克的实验室度过了充实的14个月之后,我于1963年11月回到马萨诸塞州精神卫生中心担任讲师,这是教职梯队的最低一级。我督导住院医师进行心理咨询方面的培训,用我自己的话说,这就像是“瞎子带瞎子”。一个住院医师会和我讨论他或她对某个特定病人实施的各种治疗方案,我则试着给出有帮助的建议。

三年前,当我第一次来到精神卫生中心开始我的精神科住院医师实习时,我遇到了一桩未曾预料到的幸事。曾经在思想上深深影响过我的斯蒂芬·库夫勒,应邀从约翰·霍普金斯大学来到哈佛医学院药理学系组建一个神经生理学研究团队。这个团队的年轻研究员都是之前在他实验室工作的一些极具天赋的博士后——戴维·休伯尔、托斯坦·威塞尔、爱德温·弗什潘和戴维·波特。于是库夫勒一下子就成功组建了一个在全国范围内首屈一指的神经科学家团队①。他早已是一流的实验科学家,现在更是成了美国神经科学界最受钦佩和最具影响力的领袖。

我从巴黎回来之后,和库夫勒的交流就增多了。他看好我的海兔研究并大力支持。直到他于1980年去世,他都一直是我的良师益友,有着难以估量的能力和慷慨的胸怀。他对周围的人,以及他们的事业和家庭都非常关心。在我离开哈佛后好多年,他都会偶尔在周末打电话给我,讨论我发表的、他觉得有意思的论文,或者只是问候我的家人。当他送给我一本与约翰·尼科尔斯合著于1976年的《从神经元到脑》②时,他的题献写着:“献给保罗和米娜琪”(当时他俩分别是15岁和11岁)。

在我任教于哈佛医学院的两年里,我曾在三个将会对我的事业产生深远影响的选择之间犹豫不决。第一个选择机会出现在我36岁那年,波士顿的贝斯以色列医院邀请我去出任他们的精神科主任。精神病学家格里特·彼布林刚刚从这个位子上退下来,他是知名精神分析师、在维也纳时曾与玛丽安和恩斯特·克里斯共事。要是早上几年,这样一个职位会是我的至高梦想。但到了1965年,我的想法已经转到了一个截然不同的方向。在迪尼丝的大力鼓励之下,我决定放弃这一选择。她对此简洁地概括道:“什么?你打算强行把基础研究和临床实践还有行政职责结合到一起,毁掉你的科研事业吗!”

接下来,我又做出了一个更为根本且更艰难的决定,就是放弃成为精神分析师,而将全部精力投入到生物学研究中。我意识到自己无法如之前所希望的那样,将基础研究与精神分析的临床实践成功地结合起来。我在精神病学界一再遭遇的一个问题是,年轻医师承担的工作远比他们能够有效处理的多,而且这一问题只会变得越来越糟。我决定自己不能也不该去做这个。

最终,我决定离开哈佛及其临床环境,加入我的母校纽约大学医学院的一个基础科学系任教。在那里,我将在生理学系组建一个小型研究团队,侧重于行为的神经生物学研究。

我在哈佛度过了大学时光和两年的住院医师生涯,接着又在这里成为一名年轻教师。哈佛是一个很棒的地方,波士顿也是一个适于生活和抚养小孩的城市。此外,这所大学在绝大部分学术领域都有着很深的造诣。下决心离开这个让人兴奋的学术环境并不容易。尽管如此,我还是这样做了。迪尼丝和我于1965年12月搬到纽约,这时我们的女儿米娜琪刚出生几个月—她降生后,我们的家庭成员就都到齐了。

在此期间,我在波士顿接受的一次精神分析也临近尾声。在这一艰难且充满压力的时期,精神分析对我非常有帮助。它使我能够在做出一个理性的选择时,将那些无关紧要的考量放在一边,只关注其中的根本议题。我的分析师对我非常支持,他曾认真建议我考虑将自己的诊疗服务专门化,只专注于处理患有某一种心理障碍的患者,每周和他们只见一次面。但他很快就理解了我是一个非常专注的人,难以成功处理双线程的工作。

经常有人问起,我是否从这次精神分析中受益。对我而言,这是毋庸置疑的。它带给我新的洞见来看待自己和他人的作为,因而让我成了一个更好的家长以及一个更有同理心和细腻情感的人。我开始理解无意识动机的某些方面,以及我的一些作为之间的关联,这些关联是我先前不曾意识到的。

那我又为什么放弃了临床实践呢?如果我仍然留在波士顿,我最终可能会听取分析师的建议,开设一个小型诊所。在1965年的波士顿,做到这一点很容易。但是在纽约,由于那里的医师大多都不了解我的诊疗能力,因此也就不太会给我介绍患者。此外,我很了解自己。我只有在一次只关注一件事情的时候才能做到最好。我知道通过海兔研究学习是我职业生涯的早期阶段唯一能够做好的事情。

位于纽约市内的纽大的职位对我有三点吸引力,后来的经历证明,长期来看这几点都很关键。第一,它使得迪尼丝和我住得离我的父母还有她的母亲更近,他们年事已高,健康也出现了问题,我们住在附近更方便照顾他们。我们也希望孩子们能经常见到祖父母。第二,迪尼丝和我在巴黎时养成了周末逛画廊和博物馆的习惯,回到波士顿后我们开始收集德国和奥地利表现主义艺术家的纸上作品,这一兴趣也与日俱增。但在20世纪60年代中期,波士顿只有很少几间画廊,而纽约则是艺术世界的中心。此外,在医学院时我受路易斯的影响,爱上了大都会歌剧院,回到纽约让迪尼丝和我得以满足这一爱好。

另外,纽大的职位奇迹般地让我有机会再次同奥尔登·斯宾塞一道工作。他离开  NIH  之后,接受了俄勒冈大学医学院的一个助理教授职位。由于教学任务过于繁重,挤压了科研时间,这让他感到很不开心。我曾试着帮他在哈佛谋职未果。而纽大允许我再招募一位资深神经生理学家,于是奥尔登应允来了纽约。

他爱这座城市。他和黛安在这里得以充分宣泄对音乐的热爱,他们到来后不久,黛安就开始跟从天才的大键琴演奏家伊果·吉普尼斯学习大键琴,他碰巧和我是哈佛同学。奥尔登的实验室在我旁边。虽然我们并没有在具体实验中合作过(因为奥尔登研究的是猫而我研究的是海兔),但我们每天都会讨论行为的神经生物学以及其他几乎任何事情,直到他于11年后英年早逝。在思考科学问题方面,没有人比他对我的影响更大了。

不到一年,生物化学家詹姆斯·H.施瓦茨成了我们的同事(图12-1),他是独立于我和奥尔登而被医学院招进来的。1951年,吉米③和我在哈佛暑期学校做过室友兼朋友。他在纽大医学院比我低两届,在这里我们重续了友谊。不过自从我1956年离开医学院,我们就没有联系了。

图12-1 詹姆斯·施瓦茨(生于1932年④)与我第一次相见是在1951年夏天,他获得了纽约大学的医学博士和洛克菲勒大学的生物化学博士。他是对海兔进行生物化学研究的先驱,对学习与记忆的分子机制做出了主要贡献。(来自埃里克·坎德尔的个人收藏)

从医学院毕业后,吉米在洛克菲勒大学获得博士学位,他在那里研究酶机制和细菌化学。到我们1966年春天重逢时,吉米已经是一个小有名气的年轻科学家了。当我们讨论科学时,他提到他想将自己的研究领域从细菌转向脑。由于海兔的神经细胞非常大而且可以被逐个鉴定,它们看上去像是研究生物化学鉴定——在分子水平研究一个细胞如何区别于另一个细胞——的好材料。吉米从研究不同海兔神经细胞用作信号传导的特异性化学递质起步。他、奥尔登和我组成了由我在纽大开创的神经生物学与行为研究室的核心成员⑤。

我们团队受到哈佛的斯蒂芬·库夫勒团队的很大影响——不仅在他们做了什么这方面,也包括他们没有去做什么。库夫勒将神经系统的电生理学研究与生物化学和细胞生物学相结合,开创了第一个统合这三者的神经生物学系。这是一个特别有力、有趣且影响深远的创举,塑造了现代神经科学的形态。他们的研究重点是单个细胞和单个突触。库夫勒和其他很多优秀的神经科学家都持有一个观点,他们认为神经元的细胞生物学与行为之间的未知领地实在太大,难以在一个合理的时间段内(比如我们的有生之年)勘定边界并架起桥梁。因此,哈佛团队在其早期没有招募任何行为或学习研究方面的专家。

偶尔,在喝过一两杯酒之后,斯蒂夫⑥也会无拘无束地谈论大脑的高级功能以及学习与记忆,但他告诉我,冷静下来时他会认为它们太复杂了,在那个时候难以从细胞水平进行研究。他还觉得自己对行为所知甚少,研究起来会不大自在,在我看来这是没有道理的。

在这一点上,奥尔登、吉米和我的看法与库夫勒不同。我们没有受到未知事物束缚,反而觉得这一领域正因它的未知和重要而显得格外迷人。因此我们计划在纽大的这个新研究室探索神经系统如何产生行为以及行为如何受到学习的修饰。我们想把细胞神经生物学与对简单行为的研究结合起来。

1967年,奥尔登和我在一篇题为《学习研究的细胞神经生理学取向》的重要综述里宣布了这个方向。在这篇综述中我们指出,探索行为受到学习修饰时在突触水平上到底发生了什么,这是非常重要的。下一个关键的步骤则是,把研究从对学习的模拟再向前推进一步,将神经元及其连接的突触变化跟学习与记忆的真实案例联系起来。针对这一挑战,我们提出了一个系统性的细胞水平研究取向,并讨论了这一取向使用到的各种简单系统——蜗牛、蠕虫、昆虫,以及鱼和其他简单脊椎动物——各自的优缺点。大体上,这里列举的每一种动物都具有能够受到学习修饰的某些行为,尽管这一点当时尚未在海兔身上得到证实。此外,描绘出这些行为的神经环路,将会揭示由学习引起的变化发生的位置。然后我们就可以使用细胞神经生理学的强大技术来分析这些变化的性质。

在奥尔登和我撰写这篇综述的时候,我不只从哈佛转到了纽大,而且还从突触可塑性的细胞神经生物学转向了行为与学习的细胞神经生物学。

这篇综述——或许是我写过的文章中最有影响力的一篇——的影响一直持续到今天。它鼓舞了许多研究者通过还原论取向研究学习与记忆,用于学习研究的简单实验系统也开始涌现——包括水蛭、蛞蝓、海生蜗牛Tritonia和Hermissenda、蜜蜂、蟑螂、螯虾和海螯虾。这些研究支持了最早由动物行为学家在研究自然栖息地的动物行为时提出的一个观点,他们认为由于学习对生存至关重要,它在进化过程中是保守的。任何动物都必须学会对捕食者和猎物、有毒的食物和有营养的食物,以及舒适安全的住所和拥挤危险的住所做出区分。

我们的观点也影响到了脊椎动物的神经生物学。引领哺乳动物脑的突触可塑性研究的佩尔·安德森在1973年写道:“1973年以前,这些观点对这个领域的科学家有过影响吗?在我看来答案是显而易见的。”

奥尔登和我的综述让戴维·科恩相信了简单系统的价值,他是我们的友好竞争对手,后来成为我们在哥大的同事及分管文理学部的副校长。由于他决心研究脊椎动物,科恩转向了鸽子,这是斯金纳最喜爱的实验动物。不过斯金纳无视了大脑,而科恩关注的是敏感化和经典条件作用造成的大脑控制的心率变化。

约瑟夫·勒杜同样受到了这篇综述的影响,他调整了科恩的经典条件作用程式,将其用在大鼠身上,开发出了用哺乳动物研究习得性恐惧的细胞机制的最佳实验系统。⑦勒杜关注杏仁核,这是位于大脑皮层下深处的一个结构,专门用来探测恐惧。后来,当使用转基因小鼠作为实验动物成为可能时,我也转向了杏仁核并在勒杜工作的影响下,将海兔的习得性恐惧的分子生物学扩展到了小鼠身上。



①1966年,库夫勒又带着这个团队从药理学系分出,在哈佛医学院创建了全美首个神经生物学系。

②在神经科学领域,这本教材与坎德尔主编的《神经科学原理》齐名,内容侧重点各有不同。

③即对詹姆斯的昵称。

④施瓦茨已于2006年3月13日去世。

⑤1974年,坎德尔带着这个团队整体加入哥大医学院,创立了神经生物学与行为研究中心,2007年升格为神经科学系。

⑥即对斯蒂芬的昵称。

⑦勒杜在他2015年出版的《焦虑》(Anxious)一书第2章详细讲述了上述研究过程。