愉快记忆或恐惧记忆，犹如初吻或夜间惊吓一样，会留下记忆的痕迹。若再受刺激后可以使我们记起以前的事情，包括我们所经历事件的完整的时间、地点以及感觉。这些记忆痕迹是由概念组成的，还是由大脑中神经元形成的物理网络所构成的呢？《自然》在线发表研究给出了答案。确实，麻省理工学院的研究者们已经阐明记忆确实留驻在大脑特定细胞中，而且仅需要激活这些细胞中极小一部分就可以唤起人们对某个事件的全部回忆。例如，我们可以解释Marcel Proust小时候爱吃的Madeleine饼干的味道是怎样唤起他童年时的记忆。
领衔这项研究的麻省理工学院Picower研究所生物学和神经科学教授SusumuTonegawa说：“我们的研究表明非常具体的物理方法激活哺乳动物特定的脑细胞小亚群可以引发高级认知行为，例如特定记忆的表达。加拿大神经外科医生Wilder Penfield 1900年代偶然的观察表明思想是有物质基础的，这是21世纪严密设计的证实这一理论的实验。”Penfield的癫痫治疗需要标记出患者大脑中癫痫起源部位，然后用微小电震动刺激，目的是为了确保只损害有问题的神经元；与此同时，局麻的患者须报告治疗过程中他们的感受。当Penfield仅仅刺激海马中小部分神经元后，他惊奇地发现有些患者可以生动地回忆整个复杂的事件。目前，我们知道海马与短时记忆的形成和回忆有关。从那时起，这就是我们持续不断地研究海马与记忆的关系的原因。然而，直到目前为止，研究者们仍然没有找到简单地再次直接激活海马就足够唤起回忆的证据。
七年前，科学家们找到一个名叫光遗传学的新技术，可以刺激基因修饰的神经元表达光激活蛋白。这项研究一位共同作者Tonegawa实验室博士后Xu Liu说：“我们认为可以应用这项新技术，以模仿实验的形式，直接验证记忆编码和储存的假说。”另一位共同作者Tonegawa实验室的研究生Steve Ramirez说：“我们想人为地，而不使用常规的、必须的感觉经历，激活记忆。它可以提供实验证据证明即使是短暂的现象，例如个人记忆，都留驻在大脑物理结构当中。”
实验的第一步，他们需要识别海马中特定的一组脑细胞。这些细胞当小鼠在探索一个新环境时处于激活状态。一旦，他们确定脑细胞中激活的基因，就利用通道视紫红质蛋白-2基因与之偶联，而通道视紫红质蛋白-2是利用光遗传学技术处理后的光激活蛋白。然后，他们将这偶联基因导入到小鼠齿状核（海马中一部分，与新记忆形成有关）。这样，他们就可以研究微小光纤维将光脉冲传导至神经元后小鼠的反应。
他们利用一个巧妙方式标记物理网络神经元——与特殊经历形成的特定记忆痕迹相关联——以确保光激活蛋白只在经验学习相关神经元中表达。然后，将小鼠放到一个新环境中，待其探索一会以后，给予其足部一个小电刺激，使其对特殊环境，即经受刺激的环境，产生恐惧。接着，研究者们标记并观察表达通道视紫红质蛋白-2的脑细胞，这些细胞在小鼠体念恐惧的时候被激活。当小鼠在一个全新的不同环境中受激发脉冲照射后，与恐惧记忆有关神经元被激活，小鼠很快会采取防御性、不动的蜷伏姿势。
光诱导吓呆表现表明动物确实回忆起受电击的记忆，也感知到恐惧记忆的重演，尽管这些记忆是认为的再次激发。Liu评价道：“我们的结果表明记忆确实留驻在某些特定的脑细胞中，用物理方法，例如光照，可以很简单地再次激活这些细胞，再次唤起某一事件的全部记忆。”
17世纪法国哲学家笛卡尔曾说：我思，故我在。Tonegawa指出：“笛卡尔不相信思想是可以作为自然科学来研究的。他错了。因为，这个实验方法以终极的方式阐明思想，如回忆，确实是基于物质的改变”这一方法还可用来研究神经退行性疾病和神经心理疾病。Ramirez说：“我们越了解构成我们大脑每一个活动的部分，我们就有能力搞清楚当我们大脑某部分损害以后将会发生什么。”
文献下载：Optogenetic stimulation of a hippocampal engram activates fear memory recall
