想象一下,如果有可能从零开始,一个原子一个原子地制造出一个与你的大脑分子结构完全相同的大脑,这个大脑会不会编码所有与你相同的记忆,能不能拥有与你完全相同的个性、行为怪癖和信仰?换句话说,合成大脑会不会拥有与你的一生完全相同的经历,即便它并没有真正经历过?如果答案是肯定的,那么记忆、信仰和行为道德特征就是完全由大脑的分子结构决定的。如果答案是否定的,那么大脑中记忆的编码方式一定有另一种解释。
加拿大心理学家唐纳德·赫布在1949年指出,“我们假设,一种回响活动的持续或重复(或称‘痕迹’)往往会诱发持久的细胞变化,并增加其稳定性……如果细胞A的轴突距离细胞B足够近,得以激发细胞B,并反复或持续地参与细胞B的激发,那么在其中一个或全部两个细胞中就会发生某种生长过程或代谢变化,比如提高了细胞A激发细胞B的效率”(62),从而将大脑编码记忆的过程概念化。当时,还没有实际的实验数据能够证明,学习和记忆涉及突触的生长或独立于生长的分子的持久变化。但事实证明,赫布的预感是正确的。
关于学习与记忆的研究是神经科学领域最大的分支学科之一。因此,有关学习和记忆各个方面的著作层出不穷,从分子和细胞层面到行为层面。目前,只有一种记忆编码方式的机制得到了证据证明,就是基于神经元网络分子组织的变化。自赫布时代以来,神经科学家在了解学习和记忆中的一些分子变化方面取得了长足进步。然而,神经元网络究竟是如何编码这些记忆的,仍然是一个谜。不过,谷氨酸显然在学习和记忆中扮演着重要角色,并协调着编码记忆的神经元网络的结构和功能变化。