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1966年，洛莫第一次观察到了这种效应。1968至1969年，他与布利斯一起就这个主题开展工作，试图为他们的发现找到更充足的证据，但重复性问题使他们一直在兜兜转转。[71] 虽然最终没能解决这些问题，他们还是决定发表结果。虽然布利斯和洛莫一度离开了这个领域（布利斯离开了近10年，洛莫离开了30年），其他研究者仍然在对这个效应开展研究。这个效应现在被称为“长时程增强”（long-term potentiation），或者被更简单地称为LTP，关于这个效应的论文的数量很快开始呈指数级增长。今天，利用组织切片（包括人脑组织的切片）而不是整只动物，通过非常精确地刺激动物的脑并观察其生化变化和结构变化，科学家就有可能揭示不同类型突触变化的复杂性。[72] 为了纪念第一篇有关LTP的论文发表20周年，《自然》杂志刊登了一篇重磅综述文章。在文章中，综述作者蒂姆·布利斯和格雷厄姆·科林格里奇（Graham Collingridge）强调，该领域中最重要但仍未解决的问题是LTP的真正生理学意义，尤其是“它是记忆的突触机制的核心组成部分吗？”这个问题。[73] 研究人员仍然不确定现实中的记忆与他们在LTP实验室研究中观察到的效应之间的联系。这个问题至今仍然没有得到解决，即使到2006年，布利斯也只愿意将LTP称作“这些过程的一个令人信服的生理模型”。[74] 最近的研究表明，LTP及其反向过程——长时程抑制（long-term depression），可以使大鼠的记忆失活或者被重新激活，这些发现支持因果联系的存在，但这并不意味着LTP本身就是记忆。除了LTP的精确生化基础仍然不够清晰外，其他一些问题——比如学习可以在单个事件后发生，而LTP需要反复刺激——继续使一些科学家怀疑LTP是否就是脑编码记忆的唯一机制。[75]
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在试图解释他通过刺激脑而产生的奇怪的记忆时，彭菲尔德曾提出，在回忆和学习过程中，被激活的是同样的通路。利用最新的神经科学工具——光遗传学，研究人员已经证明了这一点。这项技术是在21世纪初由包括格罗·米森伯克（Gero Miesenböck）、卡尔·戴瑟罗斯（Karl Deisseroth）和埃德·博伊登（Ed Boyden）在内的许多研究人员发展起来的，现在主导了动物脑和神经元的许多研究领域。这种方法的原理是，首先将编码光探测分子的基因引入感兴趣的细胞中，然后用光激活这个分子，从而使细胞产生反应。光遗传学提供了一种精确辨识和刺激神经元的方法，使用这种方法，科学家已经证明参与学习的细胞发生的变化表现出了典型的LTP的特征，而且记忆唤起的过程中被激活的是同样的细胞。[76] 虽然记忆印迹事实上还涉及很多其他类型的细胞，但这些细胞现在通常被称为印迹细胞。[77]
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1982年，DNA双螺旋结构的共同发现者弗朗西斯·克里克提出，一种叫作树突棘（dendritic spine）的结构（树突的微小突起，神经元获得输入的部位）可能在学习过程中改变形状，从而在突触活动中发挥关键的作用。[78] 克里克对树突棘重要性的理解是正确的，但其真实的运作机制比他想象的要简单：在长期记忆的形成过程中，新的突触连接是通过产生新的树突棘——而不是通过已有的树突棘改变形状——建立起来的。研究发现，很多动物在学习后都会产生新的树突棘。在2015年的一项研究中，科学家使用光遗传学选择性地缩小了学习后产生的树突棘。在这种情况下，有关原本已经学会的任务的记忆就遭到了破坏，这表明树突棘是记忆印迹形成的关键组成部分。[79] 然而情况并没有这么简单，因为越来越多的证据表明，神经元形成新的突触并不只是靠自己。比如，通过对神经递质做出反应，一类被称为星形胶质细胞（astrocyte）的细胞似乎可以提高突触的可塑性并增强记忆。如果海马区的星形胶质细胞的激活被阻断，那么记忆就会受到损害。[80]
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关于学习，未来还会有更多的发现，但总体来说，已有的结果支持赫布对学习的理解。[81] 在脑科学史上，脑功能分布的局域化和分散性之争从未停止过，不过现在看来，虽然个别细胞在记忆的形成和唤起中或许发挥着关键的作用，但记忆并非位于某个单一的位置。记忆通常是多模式的，涉及地点、时间、气味、光线等诸多因素，而且通过复杂的神经网络分布在大脑皮层中。
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关于我们对记忆生理本质的理解，一些研究正在把我们引向一个或许会让人感到不安的方向。2009年，麻省理工学院的希娜·乔瑟琳（Sheena Josselyn）领导的研究小组特异性地移除了小鼠杏仁核中的一些细胞。在此前完成的学习任务中，这些细胞高水平地表达了CREB蛋白。[82] 研究发现，移除掉这些细胞的小鼠忘记了它们学到的东西，记忆的印迹被擦除掉了。光遗传学的发展使研究人员能够更细致更复杂地操纵小鼠的记忆。在诺贝尔奖得主利根川进位于麻省理工学院的实验室，科学家在一只小鼠的海马中植入了虚假的记忆，导致它在身处笼中的某个特定位置时就会定住不动，就好像它之前在那里受到过电击一样，尽管它从未有过这样的经历。[83] 研究人员还把一段厌恶性的记忆转变成了一段积极的记忆，使小鼠被吸引到它之前遭受电击的地方，这种操作彻底改变了原来的记忆印迹所蕴含的意思。[84] 他们甚至在抑郁症模型的小鼠身上激活了积极的记忆印迹，使这些小鼠的抑郁行为减少了。[85] 通过用光遗传学方法同时激活嗅球和与奖赏或厌恶相关的中枢，其他研究人员甚至凭空创造出了一段记忆，使小鼠记住了一种它从未闻过的气味。[86] 这种精准程度可能会让我们误认为参与记忆形成的只是这些在实验中被操纵的少数细胞，但在现实中，在这些细胞背后，还有大量的其他细胞，它们对相关网络的活动以及行为的产生都有贡献。
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长期以来，多巴胺都被认为与脊椎动物的奖赏行为或过程有关，也与成瘾现象有关。为了让学习的故事有个完整的闭环，研究人员最近做了这样的实验：在用中性的光照射鼠笼的同时，利用光遗传学方法激活以多巴胺作为神经递质的神经元。[87] 研究发现，即使这些神经元仅仅被激活4次，每次持续1秒，两次刺激间隔80秒，就足以让小鼠产生巴甫洛夫反应：在这之后，每当光被打开，小鼠就会向光移动。巴甫洛夫的狗表现出的反射大概也是这样运作的。
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所有这些研究表明，通过对小鼠进行遗传学操作，可以精确地创建、改变和擦除记忆。这些技术还无法被用于改变人的记忆，但对于把对记忆形成过程的理解转化为临床应用，心理学家们很感兴趣。[88] 对于这项研究中蕴含的更为广泛的伦理意义，这项研究的参与者并没有忽视。2014年，他们使用了《虚假记忆的诞生》（Inception of False Memory）来作为一篇论文的标题，这显然是在向克里斯托弗·诺兰2010年的烧脑科幻电影《盗梦空间》（Inception ）致敬。在观看这部电影的过程中，很多观众都不太确定哪些部分描述的是现实。[89] 一个更合适的对比是菲利普·迪克1966年的短篇小说《我们可以为你全部记住它》（We Can Remember It for You Wholesale），这篇小说后来被不止一次拍成电影《全面回忆》。在迪克这个典型的妄想故事中，一切发生在“不太遥远的未来”，一个名叫丹尼斯·奎尔的无聊职员被植入了虚假的记忆，使他相信自己是一名到访火星的特工。这些记忆——以及其他涌进他脑子，有关外星人入侵地球的记忆——后来被证明是真的。但这些记忆真的是真的吗？
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有关记忆的细胞基础的研究强调了先前许多心理学研究已经证明的一点：记忆是可塑的。它不仅仅是对正在发生的事件的记录，还是被构建出来的，有可能是虚假的。然而最重要的一点是，它有一个物质基础。[90] 我们已经找到了记忆印迹的元件，它们不同于计算机硬盘中存储的信息。生物记忆是丰富的、不可靠的、高度互联的，能通过多种途径而不是单一的地址访问。
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我们日常对事物的记忆与彭菲尔德唤起的复杂而精确的记忆之间存在怎样的联系，我们目前还不清楚。我们似乎并没有在持续不断地记录我们的整个人生，然而彭菲尔德的那些实验表明，通过某些外部事件或者电极的电脉冲刺激，一些非常具体并且无关紧要的时刻也能被回想起来。记忆印迹的一些最基本秘密已然揭晓，但对于当我们记忆时究竟发生了什么这一问题，我们的理解仍然远远不够。就某些时候处理信息的方式而言，我们的脑或许像一台计算机，但我们储存和唤起记忆的方式则完全不同。我们不是机器——或者更确切地说，我们不像任何我们建造出的或目前可以设想出的机器。
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在寻找记忆的生理基础方面，这些已经取得的进展引出了一个更基础的问题：脑是如何处理感觉信息（它们是记忆的原料）的？记忆储存在特定的神经元集合中，但这并不能解释脑是如何知道世界上有哪些事物的，也无法解释我们记住的那些事物为什么能被记住。和本书中描述的许多事件一样，揭开感知秘密的那个关键时刻是在偶然间降临的，直到那时我们才可能搞清楚感知的功能在多大程度上是定位化的，在多大程度上是分散式分布的。
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[1] Eccles, J. and Feindel, F. (1978), Biographical Memoirs of Fellows of the Royal Society 24: 473–513; Lewis, J. (1981), Something Hidden: A Biography of Wilder Penfield (Toronto: Doubleday).
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[2] Penfield, W. (1952), Archives of Neurology and Psychiatry 67: 178–91, p. 178.
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[3] Lashley, K. (1950), Symposia of the Society for Experimental Biology 4: 454–82;Bruce, D. (2001), Journal of the History of the Neurosciences 10: 308–18.
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[4] “记忆的印迹”的意思是记忆的物理痕迹，这个单词是动物学家理查德·塞蒙（Richard Semon）于1904年用德语创造的。1921年，在他的著作《记忆》（The Mneme）的英文版中，这个单词首次在英语中出现。
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[5] Lashley (1950), pp. 477–8.
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[6] Penfield (1952), p. 185.
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[7] Ibid., p. 196.
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[8] 这一发现也进入了流行文化。在菲利普·迪克的小说《仿生人会梦见电子羊吗？》（电影《银翼杀手》就是根据这本书改编的）中，人们用彭菲尔德情绪器官来引导自己和他人的情绪。
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[9] Penfield, W. (1954), in J. Delafresnaye (ed.), Brain Mechanisms and Consciousness (Oxford: Blackwell Scientific), pp. 284–304, p. 306.
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[10] Higgins, J., et al. (1956), Archives of Neurology and Psychiatry 76: 399–419; Jacobs, J., et al. (2012), Journal of Cognitive Neuroscience 24: 553–63.
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[11] 彭菲尔德在Penfield, W. (1975), The Mystery of the Mind: A Critical Study of Consciousness and the Human Brain (Princeton: Princeton University Press)中对他观点的变化做了解释。
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[12] Penfield, W. and Boldrey, E. (1937), Brain 60: 389–443.
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[13] Pogliano, C. (2012), Nuncius 27: 141–62.
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[14] “homunculus”的原意是“荷蒙库鲁斯”，后者是传说中欧洲的炼金术士创造出的人工生命，这些人工生命在外表和人类儿童基本一样，但身体要小很多。彭菲尔德借用了这个词来描述脑中不同的区域与它们表征的身体不同部位间的关系。这幅图在中文中通常被翻译成“小人图”。——译者注
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[15] Penfield, W. and Rasmussen, T. (1950), The Cerebral Cortex of Man (New York
:Macmillan).
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