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面對千億個神經元，科學家如何揭開人腦“謎團”



面對千億個神經元，科學家如何揭開人腦“謎團”
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“認識大腦、模擬大腦、保護大腦”一直是全球腦科學科研人員不斷努力的目標 。
日前 ， 在2021年的浦江創新論壇上 ， 全球頂尖腦科學領域研究專家分享了腦科學在實際醫療健康應用中的可能及探索邊界 。
有什么樣的大腦 ， 更適合當領導？吸煙喝酒會讓大腦發生怎樣的改變？未來治療抑郁癥患者有哪些可行方案？針對腦科學有關的種種復雜問題 ， 科學家們在提出的假設中反復推演 ， 試圖逐步揭開人腦中的“秘密” 。
龐雜的“腦計劃”
早在2015年 ， 中國科學家就對腦科學與類腦研究在中國“一體兩翼”的部署達成了初步的共識 。 其中 ， “一體”是以闡釋人類認知的神經基礎為主體和核心 ， “兩翼”是指腦重大疾病的研究以及通過計算和系統模擬推進人工智能的研究 。
在腦疾病的診斷治療方面 ， 是為了知道腦疾病如何早期診斷、早期干預 ， 由此可以延伸出有關腦健康和腦醫療的產業 。 而對腦機智能技術的研究涉及到大腦與機器之間的關系 ， 即腦機接口 ， 包含器件從大腦獲取信息、用大腦信息操縱外部器件、外部器件再反饋信息給大腦 ， 從而實現調控大腦的過程 。
中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心副主任孫衍剛稱 ， 基于腦科學的重要性 ， 各個國家紛紛推出了腦計劃 。 美國2013年推出后其他國家也相繼推出 。 美國、歐盟腦計劃關注大腦結構 ， 歐盟的腦計劃還會基于這個結構去模擬大腦如何運作 。
“10年后 ， 人工智能最前沿的就是類腦人工智能 ， 現在就要布局 ， 希望在下一個潮流出現的時候能夠站在前沿 。 ”中國科學院院士、中科院腦科學與智能技術卓越創新中心學術主任蒲慕明說道 。
大腦 ， 控制著人類所有行為和日常生活 。 據了解 ， 人腦擁有近1000億個神經元和100萬億個連接 ， 是科學中最大的謎團之一 ， 也是醫學上最大的挑戰之一 。 目前全腦神經聯結圖譜已成為腦科學的核心問題 ， 不僅可以幫助認知大腦的神經基礎、疾病的發生機制 ， 還將是啟發設計類腦智能芯片和系統的重要基石 。
“國家非常重視全腦介觀神經聯接圖譜的研究 ， 也正在醞釀啟動全腦介觀神經聯接圖譜的大科學計劃 ， 希望基于前期的斑馬魚和小鼠的圖譜繪制 ， 在2035年完成獼猴全腦介觀神經聯接圖譜的繪制 。 ”孫衍剛分享道 。
蒲慕明表示 ， 人類演化到了靈長類的時候出現了很多新的智能 ， 包括共情心、親社會行為、意識和語言等 。 只有知道大腦的成長過程 ， 并從中得到靈感 ， 才能對構建器件、人工網絡產生一些啟發 。
多個研究熱點涌現
第一財經采訪人員在浦江創新論壇現場了解道 ， 蒲慕明團隊已設計有15項腦功能定量檢測的工具集 ， 有望在2025年建立指標 ， 并在2050年推廣至全國 。
腦機智能技術作為腦計劃的另一個“翼” ， 可以通過調控大腦的技術 ， 如磁、光、超聲來改變大腦的狀態 。 “國內腦機接口主要有兩個方向 ， 一個是腦控 ， 例如癱瘓患者可以操控外面的假肢；另一個是控腦 ， 外界器件產生電信息、磁信息 ， 來控制大腦的活動 。 ”蒲慕明介紹道 。
蒲慕明希望 ， 通過研究大腦 ， 將計算神經科學的理論和算法引申到人工智能的機器學習里 ， 做出計算機的架構 ， 最終實現智能體能夠與人講話、照顧家庭 。
面對腦機接口領域“如何解碼大腦信息”等障礙 ， 國內技術與馬斯克的技術有多大差距？
蒲慕明認為 ， 在微小化和無線傳輸方面 ， 馬斯克的集成化做得更好 ， 但國內技術與其差距并不是太大 ， 且國內已經能夠通過柔性電極刺激神經元 ， 主要方向是閉環的腦機接口 。 蒲慕明相信 ， 5年之內 ， 國內技術會與馬斯克的研究并駕齊驅 。
除了腦機接口這一研究熱點 ， 全球科學家對何種因素會導致人的某種疾病或哪一類社會行為的研究側重點也各有不同 。
德國海德堡大學教授Valery Grinevich教授研究應激、壓力 ， 或人的某類行為是如何在分子層面發生作用的 ， 例如催產素對于人腦部的功能和行為的調節研究 。
Valery Grinevich教授分析稱 ， 催產素神經元會調節人的社交行為 ， 它可以讓人體更好地完成社交互動 。 借助催產素通路 ， 可以更好的讓人具有更多的社交動機 。 所謂的社交愉悅感很多就是由催產素造成的 。
通過各種研究 ， 甚至能夠理解個體化差異背后其實是有生物學基礎的 。 北京師范大學教授馬燚娜研究發現 ， 利己性和利他性是有差異的 ， 相對應的是兩種類型的人 ， 一種叫親社會型 ， 他們會把總獲得量做到最大 。 第二個是利己者 ， 即自私的個體 ， 目標是把他們自己的獲益放到最大 。

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