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脑研究有多难?就像“拉着自己的头发使自己脱离地球”

  原标题:脑研究有多难?就像“拉着自己的头发使自己脱离地球”,体会一下

  大脑是我们生命机体活动的“司令部”,司令部有哪些“职位”构成,科学家对司令部解析得如何?昨天下午,上海科普大讲坛《“读脑术”,你知多少?》在上海科技馆举行。此次讲坛邀请到神经生物学家、生理学家、中国科学院院士杨雄里和中科院神经科学研究所、脑科学与智能技术卓越创新中心研究员杨天明,与观众一起探索神经科学的奥秘,揭示大脑的本质。虽然恰逢小长假第一天,但科技馆的报告厅还是被大小朋友挤得满满当当。

  思考使人类区别于其他生物和机器,而这一切都是由生命机体活动的司令部——大脑来控制的。不仅仅是思维,我们的视觉、听觉和注意力等时时刻刻都在受着大脑的控制。然而,情感有时会被视作理智思考的对立面,不受控制的情感会干扰、妨碍我们做出正确合理的抉择。在脑科学领域,还有很多的问题值得我们深究。

  “我们有无与伦比的大脑”

  “我们能够感觉、运动、思维、有情感,都是因为我们有无与伦比的大脑。”长期从事视网膜神经机制研究的杨雄里院士介绍,“对于脑的研究,一直是人类自然科学研究的前沿领域,不少人认为,脑的研究是终极疆域,也是最困难的分支。”有别于其它客观事物,对脑的研究就好像“拉着自己的头发使自己脱离地球”一样,不过,科学家们还是取得了不少的成果。科学家已经能用微电极记录单个神经细胞产生的生物电活动,并运用功能磁共振成像完整看到在某一种刺激下大脑如何活动。“如果你手里有张草花五,却告诉别人另一个花色,功能磁共振成像就能发现你的大脑部分区域活动特别激烈。”杨雄里表示,“对于一些脑的高级功能,科学家已经有了研究的技术方法。”

  不少人一直好奇,人之间是否真的能“心灵感应”呢?杨雄里给出了国际上的一个实验。2014年巴西世界杯开幕式上,一名巴西瘫痪少年在脑控外骨骼的帮助下开球。这款外骨骼由植入头皮或者脑内的电极探测到的大脑活动控制。这些信号将通过无线方式传输给佩戴者身上的一台电脑,电脑负责将信号转化成具体的动作。“还有一些人与人之间的实验,都提出了一种可能,即可以通过思想支配另一个人的行为。”

  世界上公认的天才音乐指挥家舟舟,智商只有常人的一半,但他在指挥庞大的交响乐团时却表现超凡的天才。杨雄里介绍,那些患有“低智特才综合征”的人,智商只有常人的一半,但他们在某些方面却具有超常人的天赋。“这个症状在1789年被第一次描述,但一直以来,科学家还并没有参透这与大脑之间的具体联系,这也是我们脑科学研究的需要攻克的‘山头’之一。”

  

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  来源/上海科普大讲坛

  评估系统和推理系统都是参谋

  抉择在生活中随处可见,比如在水果店挑选苹果。我们挑选苹果的过程往往是一个个拿起来,看看闻闻,决定不要或者装进袋子里,然后再挑下一个。在挑选的过程中,具有外表光洁、香味浓等特征明显的苹果会通过我们的感觉系统来吸引我们的注意力,让我们进一步挑选,以决定它们的“去留”。有趣的是,虽然不同的感觉信息能够同时被大脑并行处理,可我们的决择过程往往只能依次进行。杨天明博士的课题组用数学和统计的方法建立了一个猕猴的抉择模型,以猕猴在决策时的大脑某些区域神经元的活动,最终找到了这些神经元和猴子的行为之间的联系,为人类大脑的研究提供了重要的借鉴意义。

  眶额皮层是大脑的高级认知中枢前额叶的一个子区,因其位置处于眼眶上方而得名。杨天明通过对大脑眶额叶中对价值信息的编码的研究发现,眶额皮层是大脑奖赏环路中的关键一环。它接受并整合视觉、味觉、嗅觉等多重感觉信息的输入,能够编码物体的价值,在抉择过程的价值评估中起到关键作用。

  评估系统只是“司令部”里的一个“参谋”,还有一个“参谋”叫推理系统。“告诉你手术的成功率是90%,你可能觉得成功率很高,会很安心;但如果告诉你失败率达到10%,你说不定会害怕。可事实上,这俩数据意思相同。”杨天明表示,“这时评估系统给出的反馈不准确了,需要推理系统来更好帮助‘司令部’做决定。”因此,评估系统比较快、但同时比较僵化能通过学习来提高,但是学得慢;而推理系统虽然慢,但更有逻辑也更准确。“围棋高手并不是比我们更了解规则,而是他们将需要推理系统参与的训练成评估系统就能做决断了,即把复杂的问题纳入到评估系统的能力范围中,并扩大评估系统的容量。”

  上海科普大讲坛由上海市科委指导,上海科技馆、上海科学传播与发展研究中心主办,目前已举办95场,邀请到包括30名院士在内的190名中外科学家前来演讲,两万余名听众到现场聆听。