本文参考自《生命科学50讲》课程笔记7--学习
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行为是经验还是天生？
许多看起来不需要思考的行为反应，比如怕黑，怕蛇是怎么来的，是天生如此还是从经验和生活中来的？
这些能让人类产生恐惧的刺激，往往是天生如此，是遗传决定的。
许多关系到动物生存和繁衍基本需求的行为都是天生的。
这些行为太重要了，让动物在出生之后慢慢学习，是一件很危险的事。
而对于那些不常出现，变化多端的环境刺激，更有效地办法是通过后天的学习和记忆，随时形成新的行为反应模式。
后天的经验会遗传到下一代吗？
拉马克的遗传学虽然长久以来被人们看作是错误的，但是有些地方也是有道理的。
拉马克的理论的核心有两个：
- 用进废退，比如长颈鹿想要吃高处的树叶，就会拼命伸长脖子，脖子就会越来越长
- 获得性遗传，通过努力让脖子变长的长颈鹿在生育后代的时候，子孙后代的脖子也会更长
拉马克的用进废退显然是存在的，但是第二个理论获得性遗传就有问题了。
后天获得的能力是不能遗传给下一代的。
父母后天的经验和学习并不能改变DNA的碱基排列顺序。
关于长颈鹿的脖子问题，达尔文进化论说父母在交配繁殖过程中，DNA偶然出现复制错误，会生出各种各样的后代，这些后代有的恰好脖子长了一点点，在生存竞争上面有了一点微弱的优势，然后能更好的存活和繁衍。
但是拉马克的学说并没有彻底被推翻。其原因在于父母传递给子女的东西，除了DNA，还有一点点别的东西。
过去30年，人们发现，能够记录遗传信息、影响生物性状的，除了DNA分子内部碱基排列顺序以外，还包括DNA分子发生的化学变化，包括它是怎么扭曲缠绕的，它上面结合的蛋白质分子、还有DNA碱基分子发生的化学修饰。
比如说，DNA的碱基分子，有时候会被安装上一个额外的化学基团，如果DNA上这种帽子戴多了，DNA制造蛋白质的能力就会受到影响。
而这些信息确实是可以被后天经历和环境所修饰的。
研究发现，喜欢子女的妈妈养出来的女儿自己当妈妈以后也是好妈妈，而粗心的妈妈也是可以代代相传的。
如果是粗心妈妈生出的孩子交由好妈妈抚养，也会变成好妈妈。
生物体为什么需要学习功能
为了解决刺激--反射模式的两个缺陷：
- 局限性。遗传物质能够编码的模式有限，只能为生死攸关的事做准备
- 盲目性。这种模式重复多次，也无法变成能够积累的经验
学习的本质是什么
宏观层面：在原本不相关的东西之间建立新的联系。
学习就是条件反射，不需要学习就会的就是非条件反射。
学习就是建立新联系的过程。这种联系是对天生的刺激--反射模式进行修饰。
西班牙科学家，神经学之父卡哈尔通过解刨动物脑袋制成的标本猜测，树突是信号接收端，轴突是信号输出端，它们彼此相连，形成了一张复杂的三微信号网络
这个三维信号网络在学习之前和学习之后发生了什么变化呢？
根据卡哈尔的观察，成年动物的大脑神经细胞是比较稳定的，无论是数量还是形状都不会发生什么剧烈的变化。
在20世纪中期，赫布提出了赫布理论：如果脑袋里的两个神经细胞总是同时被激发，那它们之间的连接就可能变得更强，信号传递就可能更有效率。
那么神经细胞是如何建立联系的？
两个神经细胞的树突和轴突会向着彼此无限逼近，最后，在大约20纳米的距离上停下，形成一个“突触”的连接。
而神经细胞之间的联系强度的变化，可能是单个突触的大小发生变化，也可能是突触数量的变化。
上个世纪80年代，人们发现了一个总是站在神经细胞膜上的蛋白质，NMDA受体，这个受体如果苏醒，就能够启动一系列变化，使得两个神经细胞之间的连接更紧密。
比如让突触的面积更大，数量更多，让突触对信号更敏感等等。
但是它的唤醒很困难，需要突触前后两个神经细胞差不多同时开始活动，轮番召唤。
20世纪90年代，普林斯顿大学科学家钱桌利用基因工程学的技术，让小老鼠的大脑没法生产这种受体，结果小老鼠彻底失去了学习能力。
同样的，让小老鼠的海马体生产超量的裁判蛋白，小老鼠的学习能力有了迅猛的进步。
移植记忆
根据赫布定律，如果我们可以人为地让不同的神经细胞总是同步活动，我们就可以认为增强它们的联系，从而创造出虚拟的学习和记忆来。
在以前的实验中，科学家们在动物的神经细胞里插入微电级，通过放电的方式激活神经细胞。
然而这种方式有两个问题：
- 由于神经细胞太多而找不到哪些细胞是负责干什么的
- 在动物脑袋里插电极破坏性很大，不可能在活的动物脑袋里插电极还能让动物清醒
过去几十年里，神经科学家们发明了两种技术来分别解决这两个问题。
- 准确找到代表一段记忆的神经细胞
一段记忆在大脑中的呈现方式，就是有很多相互联系的神经细胞的集体活动。
人们发现，神经细胞被激活之后，会立刻启动细胞内部某个基因的活动。
利用分子生物学技术，基因的活动是可以被准确追踪的。
因此，只要在动物的大脑里，看这个基因在哪些神经细胞里被启动了，就可以找到这些代表记忆的神经细胞。
- 遥控神经细胞的活动
来自海藻的一个蛋白质分子被太阳光照射之后会发生结构变化，在海藻细胞内产生一个电信号。
只要把这个蛋白质拿出来，放入动物的神经系统里，动物的大脑就具备了海藻的本事：能够被光激活。
科学家只需要把这个蛋白质分子放在神经细胞上，然后照光，就可以人为控制这些神经细胞被激发的时间。
利用这两种技术，科学家成功改变了老鼠的记忆。
现在科学家能做的还仅仅是产生虚拟记忆，并不能产生一段包含着各种感觉输入和自身体验的完整记忆，做不到让记忆在不同老鼠间移植，做不到从计算机中无中生有一段记忆。
不过根据赫布定律，这些技术在未来有可能会出现。