多年来，科学家们一直认为，你出生时就拥有了你一生中会拥有的所有神经元。这种教条的证据似乎很充分：20世纪早期的神经解剖学家在显微镜下识别出了未成熟的神经元，但仅限于哺乳动物胚胎和胎儿的大脑中，出生后从未发现过。
我们现在知道，事实并非如此简单。通过放射性标记DNA，研究人员逐渐开始在成年大脑中发现不符合神经元新生规则的例外情况。今天，科学家们已经确定了两个小区域，神经发生，即新神经元的诞生，在整个生命周期中持续发生：嗅球和海马体。前一个区域是大脑气味辨别系统的一部分，因此那里的神经元可能参与这个过程。但海马体具有更广泛的功能。它赋予我们记忆。
1998年首次报道的在成人人脑海马体中发现新生神经元，让该领域的许多人感到惊讶。虽然萌发新的脑细胞听起来可能有用，但代价可能很高。毕竟，颅骨内的空间是有限的，新来者可能会扰乱存储知识的精细神经网络。
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神经科学家现在怀疑，海马体中新生的神经元帮助大脑创造和筛选我们一生中形成的数百万个记忆。如果这是真的，神经发生可能会解决一个困扰记忆研究人员60多年的难题：我们的大脑如何区分相似事件的不同记忆。这些发现最终可能不仅揭示我们如何回忆生活中的片段，还揭示我们如何在不可避免的衰老面前保持大脑强大的记录功能。
制造记忆
1949年，加拿大心理学家唐纳德·O·赫布提出了一个记忆理论，该理论将主导该领域。赫布认为，大脑皮层（大脑的大型外层，对思想和智力至关重要）中的每个神经元都编码了世界的某些特征，并且每当该特征出现时就会变得活跃。他还指出，每个脑细胞都通过称为突触的连接与其他许多细胞相连。他的想法是，我们通过在神经元组之间建立联系来编码记忆。当两个连接的神经元同时活跃时，将它们连接在一起的突触会变得更强。换句话说，“一起放电的细胞连接在一起。”
要理解这是如何工作的，想象一下记忆如何映射到一组相互连接的神经元。假设你每年夏天都去旅行。有一次，你打包你的背包，准备去山区旅行，包括你最喜欢的书。事件的特征——背包、山脉、书——将分别映射到大脑皮层中的不同神经元。当你在高山营地的一个晚上打开书时，这些神经元会一起放电，加强这三个元素之间的连接，从而存储记忆。
实际上，大脑使用远不止三个神经元及其连接来编码记忆，但原理是相同的。如果存储记忆中的任何一个神经元在以后变得活跃，电脉冲将传播到该网络中的其他细胞。结果，代表所有三个特征的神经元都会放电，编码完整的记忆。根据赫布的理论，这个过程称为模式完成，是检索记忆的方式。它解释了为什么仅仅瞥见旅行后的背包就可以在你脑海中浮现山景。
然而，这种对记忆的解释存在一个问题：当来自不同记忆的特征重叠时会发生什么？例如，假设在第二次暑假旅行中，你打包了同一个背包，但这次带了一份报纸去海滩。为了存储这个记忆，与背包、海滩和报纸相关的神经元需要连接起来。当你回忆起这个片段时，试图执行模式完成将激活背包神经元，并通过两组连接发送一系列活动。两次旅行的记忆会变得混淆。这种现象被称为干扰。这是赫布假设不可避免的后果，并且不容易解决。
神经科学家花费了数十年时间来设计解决干扰问题的方法。一个简单的解决方案是尽量减少要存储的记忆中共享特征的数量。最直接的方法是使用非常具体的特征。例如，与其仅仅存储背包里一本书的记忆，不如在心理上将其归类为詹姆斯·乔伊斯的《尤利西斯》，并将海滩之旅的报纸归类为《纽约时报》。
然而，这种变通方法也有其缺点。大脑通过检测模式来了解世界：特征集之间的一致关系。例如，在多次海滩旅行中，你因忘记带防晒霜而多次晒伤后，你可能会开始欣赏防晒霜。如果这些特征被如此具体地分类，以至于它们很少再次出现，那么它们所属的记忆将无法为学习提供基础。例如，防晒霜的重要性适用于每个晴朗的日子——无论你访问哪个海滩或哪个品牌的乳液。
这些限制似乎使记忆和学习相互对立。为记忆优化大脑需要最大限度地减少重叠，而学习则依赖于轻松访问共同元素，以便我们可以建立关联。
神经发生来救援
在赫布提出他的理论四十年后，三位神经科学家提出了另一种方法。当时在卡内基梅隆大学的詹姆斯·L·麦克莱兰和兰德尔·C·奥莱利，以及当时在亚利桑那大学的布鲁斯·L·麦克诺顿，在思考与记忆相关的两个大脑区域——大脑皮层和海马体——时，他们突然意识到大脑可能会通过分离这两个过程来解决学习和记忆之间的冲突。他们认为，为了防止干扰问题，大脑皮层将帮助我们建立联系，而海马体将专注于归档不同的记忆。他们将这个假设称为“互补学习系统”。
他们的基本思想是，在赫布式海滩之旅中形成的记忆网络中添加另一组神经元。这些额外的细胞中的每一个都标记了一小部分记忆。假设你又一次带着你可靠的背包踏上旅程。大脑不是将所有背包旅行的特征相互连接，而是为最近的冒险分配一个单独的记忆神经元，并且旅行的所有显着特征都链接到它。那个单独的记忆细胞将驻留在你的海马体中，而与特征相关的细胞将驻留在大脑皮层中。此外，海马体中参与记忆的细胞仅以离散组放电，因为它们相互抑制或竞争。因此，在给定时间只能激活一个记忆。
当麦克莱兰及其同事提出他们的理论时，关于新生神经元的证据仍然薄弱，但在十年之内，这种情况发生了变化。2006年，索尔克生物研究所的神经科学家弗雷德·H·盖奇、当时在柏林马克斯·德尔布吕克分子医学中心的格尔德·肯珀曼等人认识到海马体中新神经元的潜在重要性。在两篇独立的论文中，他们提出神经发生可能是大脑不断扩展其记忆存储的方式。
首先，他们推断，新细胞比旧细胞更容易与其他神经元连接。第二个线索是，年轻神经元的命运比旧神经元更不确定。许多这些新细胞在年轻时死亡，但当个体被迫学习不熟悉的任务时，它们的存活概率会提高——这是形成新记忆的绝佳机会。事实上，正如罗格斯大学神经科学家特蕾西·J·肖尔斯在1999年观察到的那样，神经发生率可以在学习练习期间增加。因此，记忆科学中出现了一个激进的新想法。当大脑需要创建心理记录时，它可能会生长更多的神经元。
脑细胞库
为了验证这个想法，科学家们开始消除啮齿动物的神经发生，以观察其缺失是否会揭示其功能。他们以富有创意的方式做到了这一点——操纵小鼠和大鼠的基因，将它们暴露于强大的X射线，并施用破坏细胞的药物。正如预测的那样，研究发现，这种干预会损害动物识别细微情境差异的能力。此外，促进神经发生似乎有助于它们更巧妙地区分非常相似的场景。
麻省理工学院的神经科学家利根川进在2012年将这些发现向前推进了一步。利根川的研究室开发了一种基因改造小鼠，其中旧神经元被灭活，而新神经元保持功能。然后，这些小鼠面临一系列新的挑战，例如在迷宫中找到食物颗粒。研究人员发现，改造后的小鼠比对照组小鼠更擅长解决新的难题，但在回忆几周前迷宫的解决方案方面，不如对照组。换句话说，这些神经元在时间上与特定的记忆有关。新细胞在学习和回忆最近的概念方面提供了优势，而旧细胞则有助于回忆早期的片段。
新脑细胞可能对人类同样重要。2013年，斯德哥尔摩卡罗林斯卡研究所的乔纳斯·弗里森及其同事发现，人类每日神经发生率——每天约1400个细胞——与小鼠相当，这支持了动物模型中的发现可能适用于人类的观点。
如果神经发生确实提供了创建记忆所需的神经元，那么研究这种现象可能会为理解我们的回忆能力提供新的方法。对成熟大脑的研究表明，齿状回（海马体中神经元诞生的部分）的功能障碍与某些形式的认知衰退有关。同样，众所周知，新的神经细胞在我们早年迅速繁盛，但这种速度随着年龄的增长而下降——尽管确切原因尚不清楚。因此，利用神经发生的力量可能有利于迅速增长的老年人口。
例如，我们已经知道一些促进新神经元生长的方法。这些技术是健康生活方式的常见标志。盖奇和肯珀曼都发现，体育锻炼和持续学习可以增加神经发生。最近，他们证实，将认知挑战与体育活动相结合可以促进老年啮齿动物大脑中的神经元生长。也许有规律的锻炼，再加上学习一项新技能，可以在人类身上产生类似的好处。
相反，严重和持续的压力、酒精和某些药物可能会阻碍神经发生。尽管精确的机制仍然是一个谜，但这些发现暗示，做出健康的选择可能会延长和提高你的大脑的记忆构建能力。
更具侵入性的技术也可能适用。2011年，多伦多大学神经科学家保罗·W·弗兰克兰德领导的一个研究小组发现，深部脑刺激可以改善神经发生以及随后的空间记忆任务表现。其他方法可能有一天会模仿神经发生的条件，例如使用干细胞来替换因衰老而损失的海马神经元。
尽管大脑庞大档案过程的许多细节仍然未知，但即使是瞥见这些复杂活动也可以揭示其非凡的复杂性。在帮助你存储、保存和回忆大量经验方面，你大脑中最新的神经元可能是连接你现在和过去的粘合剂。