前言

从生物学角度来理解人类心智，已经成为科学在21世纪所面临的核心挑战。我们渴望理解知觉、学习、记忆、思维、意识的生物学本质，以及自由意志的限度。仅仅在数十年前，生物学家要在探索这些心理过程的研究中占有一席之地，还是异想天开。直到20世纪中叶，科学家们仍未认真考虑过如下想法：心智作为宇宙中最复杂的运作过程，可能把它深藏的秘密留待分子水平的生物学研究来解决。

生物学在最近50年里所取得的激动人心的成就，让上述想法成为可能。詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克里克在1953年发现了DNA的结构，掀起了一场生物学革命，它为我们提供了一个理论框架，来理解基因携带的信息如何控制细胞功能。这个发现让我们对下列问题有了基本的了解：基因如何受到调控，它们又如何合成决定细胞功能的蛋白质，以及发育过程如何开启、关闭基因和蛋白质来决定生物的身体构造。正是这些非凡的成就，让生物学从诸多科学领域中脱颖而出，成为与物理学和化学并驾齐驱的核心学科。

在融汇了新知识并且获得了信心之后，生物学将注意力转向了它最为远大的目标：理解人类心智的生物学本质。这个曾经长期被人们认为无法纳入科学研究的领域，如今方兴未艾。当思想史学家回顾20世纪的最后20年时，他们很可能会对如下令人惊异的事实发表评论：这个时期涌现出来的关于人类心智最有价值的洞见，不是出自哲学、心理学或精神分析等涉及心智的传统学科，而是出自这些学科与脑生物学的融汇，分子生物学领域近年来取得的惊人成就推动了这种新的综合，进而形成了一门新心智科学，它利用分子生物学的威力来研究生命的重大未解之谜。

这门新科学基于五个原理。第一，心智与大脑是不可分离的。大脑是一个具有巨大计算能力的复杂器官，它建构我们的感觉经验，调控我们的思想和情绪，控制我们的行为。大脑不仅控制跑步和进食等相对简单的动作，还控制思考、说话和艺术创造等人类特有的典型复杂行为。从这个角度来看，如同走路是双腿实施的一套操作，心智则是由大脑实施的一套操作，只不过要复杂得多。

第二，大脑的每一项心理功能——从最简单的反射到语言、音乐和艺术领域富有创造性的行为——都是由大脑不同区域特异性的神经环路实现的。这就是为什么我倾向于使用“心智生物学”（biology of mind）这个术语来表示由这些特异性的神经环路实现的一套心理操作，而不使用“ 该心智的生物学”（biology of the mind），后者意味着全部心理操作是由单独某个脑区完成的。

第三，这些环路全部是由相同的基本信号传导单元，即神经细胞构成。

第四，神经环路通过特异性分子在神经细胞内和细胞之间产生信号。

第五，在几十亿年的进化中，这些特异性信号分子被保留了下来，而且保持着原样。其中有些分子不仅存在于我们最古老祖先的细胞里，现在也可以在与我们亲缘关系极远的原始生物体内找到，比如细菌和酵母等单细胞生物，以及蠕虫、蝇和蜗牛等简单多细胞生物。这些生物在它们所处的环境中拟定生存策略用到的分子，与我们打理自己的日常生活、适应周遭环境所用的分子相同。

因此，我们从这门新心智科学中，不仅收获了关于我们自身如何知觉、学习、记忆、感受和行动的洞见，还得到了一个以生物进化为背景来理解我们自身的崭新视角。这使我们认识到，人类心智是由低等祖先使用过的分子进化而来，那些完好保存至今的调控生命各种进程的分子机制，照样适用于我们的精神生活。

由于心智生物学将对个体和社会福祉产生广泛影响，科学界一致认为它在21世纪将拥有如基因生物学在20世纪所取得的地位。

从两千多年前苏格拉底和柏拉图首次探讨心理过程的本质起，它就一直是西方思想史的核心议题。除了继续探讨这个问题外，这门新心智科学还提供了一些实用性的洞见，有助于我们理解和处理那些与生活息息相关的重要心智议题。科学不再是科学家专享的领地，它已经成为现代生活和当代文化不可或缺的一部分。媒体几乎每天都在报道那些不指望公众能理解的专业信息。大众常常无法理解由阿尔茨海默病所引起的失忆和由于年龄增长带来的失忆这两种症状的区别——前者是不断恶化且破坏性很强的，后者相较而言是良性的。他们听说过认知增强剂，却不太清楚它们能有什么用。他们得知基因能够影响行为，而且某些基因的失调会引起精神和神经疾病，却不知晓致病机理。另外，人们还听说男女在天资上的性别差异会影响他们的学术和职业生涯，这是否意味着男人和女人的大脑有所不同？两者在学习方式上存在差异吗？

在生活中，大多数人都需要做出一些重要的私人或公共决定，其中包含了对心智的生物学理解。有些决定是在试图理解各种正常人类行为的过程中产生的，另一些则与更严重的精神和神经疾病相关。因此，有必要让每个人都能获取那些以清晰易懂的方式呈现出来的优质科学信息。科学界目前普遍认为我们有责任向公众提供这类信息，对此我表示赞同。

在我从事神经科学研究的早期，我意识到，就像我们科学家热切地想要阐释这门新心智科学一样，很多没有科学背景的大众同样渴望了解这门学科。本着这种精神，我在哥伦比亚大学的同事詹姆斯·H.施瓦茨与我一道写成了《神经科学原理》，这本面向大学和医学院学生的导论性教材目前正在编撰第五版。在这本教材出版之后，我们收到了很多为大众做脑科学科普讲座的邀请。这种经历使我相信，如果科学家愿意承担解释脑科学核心议题的工作，那么大众是愿意花时间去理解这些议题的。为此我写了这本书来向没有科学背景的普通读者介绍新心智科学。我的目的在于，用简单的术语来解释这门学科如何从早期科学家的理论和观察发展壮大，成为如今作为实验科学的生物学的一部分。

2000年秋天，我因为在大脑记忆存储方面的研究而荣获诺贝尔生理学或医学奖，这成为进一步推动我写作本书的动力。所有的诺贝尔奖得主都受邀写一篇自传性文章。在写文章的过程中，我比以往更清楚地看到，我对记忆本质的兴趣深植于我在维也纳的童年经历。我还更生动地看到，我的研究工作让我参与到科学发展的一个历史性阶段，并成为非凡的国际生物学界的其中一员，对此我心怀莫大的惊喜与感激。我在工作中结识了一些杰出的科学家，他们是近年来生物学与神经科学革命的领军人物，与他们交往的经历深深影响了我的研究。

因此，我在本书中将两个故事交织在一起。第一个是最近50年来心智研究领域所取得的非凡科学成就的学术史。第二个是我在这50年间的生活经历和科研生涯。书中将追溯我在维也纳的儿时经历如何引发了我对记忆的迷恋，这种迷恋先是让我投入到历史学与精神分析之中，接着又转向脑生物学，最后进入对记忆的细胞及分子机制的研究。由此可见，我在记忆问题上的个人求索如何与最伟大的科学事业之一——尝试通过细胞及分子生物学研究来理解心智——相交相融的故事，会在《追寻记忆的痕迹》中一一道来。