正試圖利用基因遺傳機制揭開心理學(xué)的種種謎團
國際社會神經(jīng)科學(xué)第五次年會近日在美國首府華盛頓召開。大會的研究成果表明，目前的腦科學(xué)已邁入從分子到行為的跨學(xué)科、多層次研究的時代，正試圖利用基因遺傳機制揭開心理學(xué)的種種謎團。
2013年美國正式公布了一項被認為可與人類基因組計劃相媲美的“腦計劃”，以探索人類大腦工作機制、繪制腦活動全圖、針對目前無法治愈的大腦疾病開發(fā)新療法。這一計劃將打開探索大腦如何記錄、處理、使用、存儲、找回海量信息的大門，加深對大腦功能和復(fù)雜行為的理解。
據(jù)前來參加年會的國際社會神經(jīng)科學(xué)學(xué)會理事及中國分會會長、深圳大學(xué)情緒與社會認知科學(xué)研究所所長羅躍嘉教授介紹，美國腦計劃執(zhí)行一年來，研究進展十分迅猛。從本次會議的研究成果來看，有如下特點。一是以動物為研究對象的成果較多，如加州大學(xué)戴維斯醫(yī)學(xué)院的研究人員發(fā)現(xiàn)，懷孕母猴的免疫反應(yīng)導(dǎo)致其后代出現(xiàn)大腦炎。二是認知神經(jīng)科學(xué)關(guān)注社會認知和社會行為諸如決策、道德等問題的腦機制研究，如美國國立衛(wèi)生研究院(NIH)與馬里蘭大學(xué)醫(yī)學(xué)院合作的青少年發(fā)展研究項目發(fā)現(xiàn)，青少年的大腦發(fā)育如何導(dǎo)致酗酒和吸毒等危險行為。羅教授的實驗室也發(fā)現(xiàn)，特質(zhì)焦慮與符合決策行為所激活的“情感”系統(tǒng)是在杏仁核，“理性”系統(tǒng)是在背側(cè)扣帶前回。而更為重要的一個特點是，認知神經(jīng)科學(xué)開始邁入分子—細胞—腦—行為，直至社會的多水平研究，試圖利用基因遺傳機制，揭秘先天和環(huán)境對心理的影響，如德克薩斯大學(xué)西南醫(yī)學(xué)中心的研究人員發(fā)現(xiàn)了結(jié)節(jié)性硬化癥基因缺陷小鼠與自閉癥的關(guān)系。
羅躍嘉介紹說，現(xiàn)代心理學(xué)發(fā)端于德國，傳統(tǒng)心理學(xué)研究更多的是哲學(xué)層面上的研究。上個世紀(jì)50年代，由美國發(fā)起了認知心理學(xué)。當(dāng)時占主導(dǎo)地位的是黑箱理論，主要通過輸入和輸出來研究心理學(xué)問題，而不考慮大腦如何發(fā)揮作用。隨著技術(shù)的進步，科學(xué)家開始利用腦成像技術(shù)來打開大腦黑箱，這是心理學(xué)的一次革命。而通過基因遺傳機制來研究究竟是先天因素，還是后天因素影響心理，將開啟心理學(xué)一個更大的革命。
羅教授表示，隨著人口的老齡化，老年癡呆等疾病越來越引起人們的關(guān)注。社會的進步，情緒型疾病也越來越引起人們的重視。加強對腦科學(xué)的研究，可以預(yù)防和延緩腦疾病的發(fā)生和發(fā)展，并在治療方面取得進展。另一方面是對人類大腦的開發(fā)，還包括對機器人的使用，即如何讓機器人具有思維能力，這也是人類的一個夢想。在認知神經(jīng)科學(xué)的應(yīng)用方面，還包括讓失明的人重見光明，讓癱瘓的人重新站起來等等。
美國的認知神經(jīng)科學(xué)研究世界領(lǐng)先，其研究力量比較均衡，先進的實驗室數(shù)以百計，研究人員數(shù)以千計，所有知名的大學(xué)都有一個甚至多個認知科學(xué)學(xué)科或者實驗室。中國最好實驗室的水平與美國相比，差距不大，但研究機構(gòu)和人員的數(shù)量有限，中國的腦科學(xué)研究還需奮起直追。 （記者何屹）
腦科學(xué)會是下一個工業(yè)創(chuàng)新點嗎？
“只要大腦的奧秘尚未大白于天下，宇宙仍將是一個謎。”1906年諾貝爾獎獲得者、西班牙神經(jīng)組織學(xué)家拉蒙-卡哈爾說。腦科學(xué)的研究一旦獲得突破，影響將是深遠的。
腦是自然界最復(fù)雜的系統(tǒng)之一。直至今天，人類還沒有真正了解自己的大腦。在全球范圍內(nèi)，關(guān)于腦科學(xué)研究的競爭與角力早已展開
記者日前獲悉，中國學(xué)者正在積極參與推進腦科學(xué)研究和轉(zhuǎn)化應(yīng)用。復(fù)旦大學(xué)牽頭聯(lián)合浙江大學(xué)、華中科技大學(xué)、同濟大學(xué)、上海交通大學(xué)等十幾所高校及中科院研究所，成立了“腦科學(xué)協(xié)同創(chuàng)新中心”。上海市政府已將腦科學(xué)與人工智能列為重大科技項目，作為建設(shè)具有全球影響力的科技創(chuàng)新中心的一個重要舉措。
2013年，歐盟啟動10億歐元“人腦計劃”；同年，美國宣布啟動45億美元美國“腦計劃”；2014年，日本也啟動了大型腦研究計劃。可以說，腦科學(xué)是21世紀(jì)最富有挑戰(zhàn)性的重大科學(xué)問題，也是當(dāng)前國際科學(xué)前沿的熱點領(lǐng)域，被視為新的經(jīng)濟增長點和引領(lǐng)新革命的重要引擎。
隱秘的“兵家必爭之地”
為什么時隔幾十年我們?nèi)阅芾卫斡涀∫粋€人？為什么我們可以計算復(fù)雜的數(shù)學(xué)題？當(dāng)我們高興時、生氣時，大腦又是怎樣工作的？大腦是人類最復(fù)雜的一個系統(tǒng)，它由860億個神經(jīng)元組成，每個神經(jīng)元又生出1000個分支。如此龐大精細的網(wǎng)絡(luò)，將全世界的計算機放在一起運行都無法逾越。
因此，腦科學(xué)的研究愈顯重要與迫切。認識大腦，就是認識人類自身，認識腦的奧秘是對人類的終極挑戰(zhàn)。腦科學(xué)的發(fā)展，對腦疾病的防治、信息和智能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有著巨大的推動作用。有數(shù)據(jù)顯示，在我國，腦相關(guān)疾病導(dǎo)致的死亡人數(shù)已占死亡總數(shù)的25%以上。據(jù)估算，我國未來的腦疾病負擔(dān)可能達到每年上萬億元的水平。腦科學(xué)研究的突破，必將推動腦疾病防治的根本進步。
記者了解到，近年來，世界多個國家加快了腦科學(xué)研究的步伐。腦科學(xué)研究已成“兵家必爭之地”，吸引全球眾多頂尖科學(xué)家投身其中。在了解人腦的結(jié)構(gòu)和功能的共識下，各國的“腦計劃”有所不同。歐盟的計劃側(cè)重從腦連接圖譜以超級計算機技術(shù)來模擬腦功能，美國的計劃更關(guān)注研發(fā)新型腦研究技術(shù)，而日本的計劃則聚焦以狨猴為模型研究各種腦功能和腦疾病的機理。
腦科學(xué)的突破將帶來深遠影響
“只要大腦的奧秘尚未大白于天下，宇宙仍將是一個謎。”1906年諾貝爾獎獲得者、西班牙神經(jīng)組織學(xué)家拉蒙-卡哈爾說。
而腦科學(xué)研究一旦有所突破，影響也將是深遠的。2005年，美國《科學(xué)》雜志創(chuàng)刊125周年，曾公布未來25年的125個重大科學(xué)問題，有18個屬于腦科學(xué)領(lǐng)域。到目前為止，有四分之一的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎頒給了腦科學(xué)。
相關(guān)科學(xué)家表示，近三年來，植根于腦科學(xué)的人工智能研發(fā)取得了突破性進展，引爆了新的科技和產(chǎn)業(yè)革命。國際高科技產(chǎn)業(yè)巨頭已開啟大規(guī)模投入，一大批創(chuàng)新產(chǎn)品已經(jīng)推出，后續(xù)競爭異常激烈。2011年，“谷歌大腦”項目在人類歷史上首次實現(xiàn)了機器系統(tǒng)對各種不同類型貓圖像的自動識別，正確率與人類似。隨著新型人工智能被快速推廣到公共安全、金融投資與風(fēng)險調(diào)控、醫(yī)療診斷、新藥開發(fā)等關(guān)系國計民生的重要領(lǐng)域，勢必帶來新一輪的產(chǎn)業(yè)革命。
記者了解到，類腦計算和人工智能研究將是上海腦計劃的重要組成部分。學(xué)者判斷，類腦計算和人工智能研究二者的相互促進將成為未來科學(xué)研究和產(chǎn)業(yè)革命新的爆發(fā)點和增長點。
腦科學(xué)需要多學(xué)科交叉攻關(guān)
目前，各國腦計劃都面臨著同樣的一個難題——人腦數(shù)百億個神經(jīng)元以毫秒的時間尺度在工作，并隨時調(diào)整結(jié)構(gòu)與功能，復(fù)雜度堪比宇宙，解析腦就必須發(fā)展新技術(shù)、新理論、新方法，并通過多學(xué)科交叉進行有效的科學(xué)攻關(guān)。
上海數(shù)學(xué)中心首席專家、復(fù)旦大學(xué)數(shù)學(xué)科學(xué)學(xué)院特聘教授馮建峰介紹，人工智能近年的突破主要歸功于類腦的初步模擬、大數(shù)據(jù)和強大的計算能力。目前取得突破的人工智能更多沿用經(jīng)典的計算框架，如何借助腦科學(xué)的研究成果，突破現(xiàn)階段模擬計算中的瓶頸，是人工智能推向新階段（類腦人工智能）的必然路徑。另一方面，類腦人工智能也將有助于破解當(dāng)前腦科學(xué)研究中的核心難題，對真實神經(jīng)系統(tǒng)的計算模擬將為腦功能的認識提供嶄新的思路。
疾病輔助診斷、新藥研發(fā)、智能機器人、自動駕駛、金融投資與風(fēng)險調(diào)控、醫(yī)學(xué)影像……腦科學(xué)研究的成果正在進入人們的生活。“腦科學(xué)會是下一個工業(yè)創(chuàng)新點嗎？我的回答是肯定的。除了宇宙，這或許是我們要探究的最后的奧秘。”馮建峰說。 （光明日報記者 顏維琦 曹繼軍）
摘自 科技日報
