十年“脑计划”:下一里程碑或是空中楼阁?

来源:澳门威利斯人官方网站 时间:2013-04-25浏览:5

2013年04月25日01:41 来源:时代周报   作者:马欢 梁蕴瑜

 

本报记者马欢实习生梁蕴瑜发自广州

十年前的4月,被称为 “生命天书”的人类基因组图谱绘制完成,数国科学家们的努力,为人类探索自身的奥秘迈出了极其重要的一步。

十年后的4月,美国总统奥巴马宣布,将进行一项可媲美人类基因组计划的研究计划,以探索我们人类身体最熟悉也最陌生的一个部分—大脑。

这是一项研究脑科学的计划,这项浩大的工程将致力于探索人类大脑工作机制,并建立关于大脑活动的详细图谱。

然而,计划还未真正投入,关于人类大脑研究的争议就开始了,支持者们认为,这将是人类科技史又一座里程碑;反对者则悲观地表示,也许,这只是一个不切实际的空中楼阁。

 

支持者:媲美人类基因组计划

 

“在人类基因图谱的绘制上,我们每投入1美元就给我们的经济带来140美元的回报。科学家们正在描绘人类的大脑以求解开关于老年痴呆症的疑问。现在不是放弃这些在科学创新领域投资的时候,现在是让科学达到一个自从太空竞赛以来从未见过之高度的时候。”在2013年初的国情咨文中,美国总统奥巴马明确表示了探索人类大脑的意愿。

就在总统发表完国情咨文之后,美国国家卫生研究院院长科林斯也在他的推特无意中证实了这一计划:“奥巴马在国情咨文中提到内容,说明美国国家卫生研究院正在推动一项人类大脑活动图绘制的计划。”

随后,美国国家神经疾病和中风研究所所长斯托里·兰迪斯在接受《纽约时报》采访时表示,当她听到奥巴马的演说时,她还以为奥巴马指的是美国国家卫生研究院已有的一项绘制静态人脑图的计划。实际上,一个绘制人脑动态活动的巨大计划正在酝酿和准备中。

2013年4月2日,美国政府正式宣布将开始此项十年“脑计划”。这项长达10年的科学研究项目,将探究大脑数十亿个神经元的详细信息,并对人类的知觉、行动以及意识等有更进一步的了解。与此同时,该计划还为人工智能做好了准备工作。

对此期望最高的科学家认为,一旦研究取得进展,这项计划将更进一步了解像老年痴呆症和帕金森综合征等疾病,同时也有望为各种目前束手无策的精神疾病带来新的疗法。

该计划成本预计将花费数十亿美元,美国国家卫生研究院、国防先进研究项目局和国家科学基金会等机构将在2014年为这个项目开启资助约一亿美元。此后,每年美国政府都会批准相应的政府资金。

目前已有数家研究机构代表表示已加入该大脑活动研究的项目,包括了四家非官方的科学研究所:艾伦脑科学研究所、霍华德·休斯医学研究所、科维理基金会和萨克生物研究院。

科学家们表示,奥巴马的计划的制定过程,似乎与人类基因组计划如出一辙。但在一些科学家看来,与绘制基因组图相比,绘制、了解大脑活动图的挑战要大得多。

“(基因组计划和大脑活动图绘制的)不同之处在于,后者本质上是一个更为复杂的问题,”自称参与了大脑计划的拉尔夫·格林斯潘博士在接受采访的时候表示,他是加州大学大脑与思维研究所副主任,“基因组计划的目标非常容易。但对于这个项目,我们的问题更难也更有趣:整个大脑的活动模式是怎样的,这些活动最终如何驱使人做出行动?”

 

批评者:计划太不切实际

 

然而,并不是所有的科学家都对此表示乐观。批评人士表示,目前空谈这样的计划太不现实,还不如花更多的时间和精力进行基础性研究。

事实上,就在奥巴马宣布脑计划不久,来自世界各地的其他科学家们也发表了自己的不同见解。

欧洲分子生物学组织(EMBO)科学家、德国马普所DetlefWeigel博士就在第一时间表示:“现在推出这样耗资数亿美元的脑计划是否过于草率了,美国国家卫生研究院只是想证明自己钱多吗?”

在一些脑专家看来,即便科学技术对于大脑观察有了更大的图片,但是目前根本没有足够的技术对人的大脑进行图像绘制。事实上,即便是最顶尖的脑神经元专家,对大脑的实际了解也只是甚少。

美国埃默里大学脑研究中心主任唐·斯坦因博士就明确指出,他并不认为通过图像绘制大脑的活动是了解大脑实际运转的最佳途径。

 

目前科学家们可以通过仪器追踪单个神经元的活动,也可以通过功能性核磁共振成像来观察整个大脑的状况,但是中间的途径,这些神经元是如何组成网络的,当其中一个神经元出现短路,会发生什么情况时,科学家们无法做到。

曾经参与人类基因组计划的生物学家,加州大学伯克利分校的迈克尔·艾森教授本人就反对这次政府投资的“大科学”计划。“我从参与人类基因组计划中学到的教训就是,基因组计划本身并不是一个好点子,”他在他的个人博客上写道,“我认为,这种"大生物"学科研究的想法对于学科多样性发展没有帮助。讽刺而可悲的是,它也许是各学科继续下去的最大阻碍。”在他看来,科学的进步是无数如鹅卵石般的小研究和发现铸就而成的,这种集中火力攻击一点反而会影响科学的多样性和丰富性。

 

现实:我们对大脑知之甚少

 

在过去十年间,纳米、成像学、工程学、信息学和其他新兴科学工程领域的发展,已经帮助科学家们发现了大脑中的很多奥秘。

成像技术分辨率的提高让科学家们可以更好地去观察大脑的变化,如今人类已经可以发现大脑中的放电神经元;通过结合先进的遗传和光学技术,科学家们现在能运用光脉冲去探明大脑内的细胞活动如何影响行为;通过整合神经学和物理学,研究者们能使用高分辨率成像技术,去观察大脑如何在人体内实现结构上和功能上的连接。

 

尽管这些技术创新相当大地扩充了我们对大脑的认知,但人类的大脑仍然是科学界最大谜团之一。

大脑中有近1000亿个神经元,受到外界刺激时,每一个神经元都会传达电力“冲动”,巨大的神经元组织也会有意识或无意识地做出反应。因为人类的大脑非常复杂,科学家现在只能同时记录少量神经元的活动,而且多数情况下,还要利用探针进行有创检查。

尽管在治疗神经和精神疾病方面取得了一些突破,科学家仍然不能记录更多的大脑信号。最重要的一点是,对于更复杂的人类意识和思想,目前没有任何科学仪器可以去探索或者追踪。

与此同时,欧洲也在近期推出了一项大脑开发计划。这个计划由瑞士主导,预计投资10亿欧元。欧洲的科学家们将模拟人类大脑,制造一个由石墨烯构造的“大脑”。他们希望利用目前有关人类大脑内部运作的研究成果,来构建一个超级计算机模拟系统。但批评人士表示,构造这样的模拟系统,依赖的仍然是尚处于理论阶段,并不完备也并不准确的知识。

而来自英国的认知领域专家布鲁斯·胡德教授在接受时代周报采访的时候表示,目前不论是欧洲还是美洲,官方对于大脑探索的抱负显得过于远大。“我觉得更多地研究大脑并且加大其研究投资是十分有意义的,但我觉得关于这两个计划,至少期望值还是过高了一些。”在他看来,现有技术的水平还不足以追踪人类的思想。

“我们对于人的思想都还缺乏了解,如果说人的思想像是软件,那么大脑就是硬件,单靠研究大脑这个硬件反过来并不足以让我们充分了解人的思想。”他补充道。

认知心理学家布鲁斯·胡德:对大脑研究越深,越意识到自己的浅薄无知

布鲁斯·胡德

布里斯托大学实验心理学学院社会发展心理学教授,剑桥大学及伦敦大学研究学者,美国麻省理工学院(MIT)访问科学家,哈佛大学访问教授。

就在科学界为奥巴马的脑科学计划发生争论时,来自英国顶级的心理学家布鲁斯·胡德教授也于4月15日至18日期间访问中国。

作为世界顶尖的认知领域专家,胡德教授目前在英国布里斯托大学担任心理学教授,他的研究领域需要仔细观察大脑组织,深入了解大脑如何诠释实体世界,并由此“构建”出不同的个体影像。对于人类大脑,他从心理学的角度给出了另一番见解。

时代周报:奥巴马总统在4月推出了研究人类大脑活动的计划,这跟你的研究有什么相关的地方吗?

布鲁斯·胡德:确实有一些相似之处。我个人的主要研究领域是小孩的发展,有一项是通过对不同年龄孩子的行为、思想以及回答问题的方式来探究他们的大脑。基于我对不同年龄的人的大脑的研究,我观察到婴儿和小孩的大脑或者青少年和成人的大脑都是很不一样的。进化在小孩的大脑发展过程中扮演很重要的角色,是这种进化使得小孩的大脑慢慢发展为社会大脑,所以我们着重将研究放在人出生以后早期的社会环境,看他们的大脑是怎样进化为社会大脑的。比如说,对于婴儿来说最让他感兴趣的不是玩具或电视,而是其他人。

时代周报:据我了解,在中国很多人对心理学的了解还停留在弗洛伊德精神分析的阶段,作为一个心理学家,你认为怎样可以让民众更多地了解到心理学的新发展?

布鲁斯·胡德:实际上心理学从弗洛伊德到现在已经走过了一个非常漫长的历程,弗洛伊德理论在心理学研究中很多时候已经被摒弃了。对大众来讲,了解现代心理学最好的方式是通过网络,各种各样的心理学的网站会及时更新心理学的一些新的发现和研究成果,这是一个非常好的渠道。

时代周报:在中国有个非常流行的观点就是人类的大脑实际上还没有开发多少,可能还不到10%,作为心理学家,你赞同这样的观点吗?

布鲁斯·胡德:我个人不同意这样的观点。实际上这种想法在西方也很普遍,是一个全世界普遍存在的误解。目前,并没有相关研究证明我们只开发了大脑的10%,我们确实可以通过更多的使用和更好的教育使大脑发展得更好,但这并不意味着目前我们大脑中有任何部分是未被使用的。

时代周报:在你的书中你写到人的自我意识是大脑构造的,那目前通过一些现代的科技手段,人类对大脑的了解到达了什么程度?

布鲁斯·胡德:我认为我们越来越意识到我们对于大脑的了解的浅薄,我们越来越认识到对大脑还有很多无知的地方,但大脑是个很复杂的体系,由很多次级体系和不同的部分组成,所有这些组合在一起然后以某种方式再给我们带来对自我的体验。

说到自我意识,这是我们所有人都无法规避的一种自我体验,科学证明这种自我体验是大脑活动的产物,而大脑是非常复杂的系统,很多不同的组成部分都参与到了这个自我体验的产生过程中。我们越是能认识到我们的行为是一个复杂系统的活动产物,就越能透彻理解我们的行为;我们对这个复杂的系统有越深入的了解,就能对这种自我体验有越全面的认识,这个在好几千年前就已经在佛经里提到过。

 

时代周报:你这次中国之行,演讲的主要内容是什么?

 

布鲁斯·胡德:主要想传递的信息是,人的意识是人的大脑的产物,我们现在只是对于大脑的产物有一定了解,然而还有很多潜意识的因素影响着我们的想法,这是我们所不了解的。所以也许弗洛伊德的理论还是有合理的地方,但不是完全正确。

时代周报:孩子成人之后无论是情感还是行为,都受孩童时期的父母影响,比如说择偶对象会选择跟父母相近的?

布鲁斯·胡德:这是有研究证明的,小时候被吸引的异性很可能就是成人后被吸引的异性的类型。而且如果小时候的情感比较稳定,将来成人后的男女关系也会趋于稳定;如果小时候情感不稳定,那长大后也很难维持稳定的情感关系,他们要么对自己另一半不关心,要么对情感很畏惧。

时代周报:作为心理学家你也有写一些书让普罗大众了解心理学,但你会不会觉得更多的时候是在回答他们关于心理学的谬误?更多的时候是在做心理学的普及工作呢?

布鲁斯·胡德:没错。其实我们大家都是心理学家,都有自己的一套心理学理念,但很多时候这些理念都是一种误解。但是人们总是对自己周遭的人感到很有兴趣,所以心理学会一直很受欢迎。普通人都希望自己更受欢迎、更聪明、男女关系更顺利,这都是人们非常关心的问题。

(如想了解更多关于心理学普及的内容,可以访问胡德教授博客http://thebrainbank.org.uk/)

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