正試圖利用基因遺傳機制揭開(kāi)心理學(xué)的種種謎團

    國際社會(huì )神經(jīng)科學(xué)第五次年會(huì )近日在美國首府華盛頓召開(kāi)。大會(huì )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(shí)代，正試圖利用基因遺傳機制揭開(kāi)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(lèi)基因組計劃相媲美的“腦計劃”，以探索人類(lèi)大腦工作機制、繪制腦活動(dòng)全圖、針對目前無(wú)法治愈的大腦疾病開(kāi)發(fā)新療法。這一計劃將打開(kāi)探索大腦如何記錄、處理、使用、存儲、找回海量信息的大門(mén)，加深對大腦功能和復雜行為的理解。

    據前來(lái)參加年會(huì )的國際社會(huì )神經(jīng)科學(xué)學(xué)會(huì )理事及中國分會(huì )會(huì )長(cháng)、深圳大學(xué)情緒與社會(huì )認知科學(xué)研究所所長(cháng)羅躍嘉教授介紹，美國腦計劃執行一年來(lái)，研究進(jìn)展十分迅猛。從本次會(huì )議的研究成果來(lái)看，有如下特點(diǎn)。一是以動(dòng)物為研究對象的成果較多，如加州大學(xué)戴維斯醫學(xué)院的研究人員發(fā)現，懷孕母猴的免疫反應導致其后代出現大腦炎。二是認知神經(jīng)科學(xué)關(guān)注社會(huì )認知和社會(huì )行為諸如決策、道德等問(wèn)題的腦機制研究，如美國國立衛生研究院(NIH)與馬里蘭大學(xué)醫學(xué)院合作的青少年發(fā)展研究項目發(fā)現，青少年的大腦發(fā)育如何導致酗酒和吸毒等危險行為。羅教授的實(shí)驗室也發(fā)現，特質(zhì)焦慮與符合決策行為所激活的“情感”系統是在杏仁核，“理性”系統是在背側扣帶前回。而更為重要的一個(gè)特點(diǎn)是，認知神經(jīng)科學(xué)開(kāi)始邁入分子—細胞—腦—行為，直至社會(huì )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)西南醫學(xué)中心的研究人員發(fā)現了結節性硬化癥基因缺陷小鼠與自閉癥的關(guān)系。

    羅躍嘉介紹說(shuō)，現代心理學(xué)發(fā)端于德國，傳統心理學(xué)研究更多的是哲學(xué)層面上的研究。上個(gè)世紀50年代，由美國發(fā)起了認知心理學(xué)。當時(shí)占主導地位的是黑箱理論，主要通過(guò)輸入和輸出來(lái)研究心理學(xué)問(wèn)題，而不考慮大腦如何發(fā)揮作用。隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)步，科學(xué)家開(kāi)始利用腦成像技術(shù)來(lái)打開(kāi)大腦黑箱，這是心理學(xué)的一次革命。而通過(guò)基因遺傳機制來(lái)研究究竟是先天因素，還是后天因素影響心理，將開(kāi)啟心理學(xué)一個(gè)更大的革命。

    羅教授表示，隨著(zhù)人口的老齡化，老年癡呆等疾病越來(lái)越引起人們的關(guān)注。社會(huì )的進(jìn)步，情緒型疾病也越來(lái)越引起人們的重視。加強對腦科學(xué)的研究，可以預防和延緩腦疾病的發(fā)生和發(fā)展，并在治療方面取得進(jìn)展。另一方面是對人類(lèi)大腦的開(kāi)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(lèi)的一個(gè)夢(mèng)想。在認知神經(jīng)科學(xué)的應用方面，還包括讓失明的人重見(jiàn)光明，讓癱瘓的人重新站起來(lái)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(jìn)的實(shí)驗室數以百計，研究人員數以千計，所有知名的大學(xué)都有一個(gè)甚至多個(gè)認知科學(xué)學(xué)科或者實(shí)驗室。中國最好實(shí)驗室的水平與美國相比，差距不大，但研究機構和人員的數量有限，中國的腦科學(xué)研究還需奮起直追。 （記者何屹）

    腦科學(xué)會(huì )是下一個(gè)工業(yè)創(chuàng )新點(diǎn)嗎？

    “只要大腦的奧秘尚未大白于天下，宇宙仍將是一個(gè)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(shuō)。腦科學(xué)的研究一旦獲得突破，影響將是深遠的。

    腦是自然界最復雜的系統之一。直至今天，人類(lèi)還沒(méi)有真正了解自己的大腦。在全球范圍內，關(guān)于腦科學(xué)研究的競爭與角力早已展開(kāi)

    記者日前獲悉，中國學(xué)者正在積極參與推進(jìn)腦科學(xué)研究和轉化應用。復旦大學(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，作為建設具有全球影響力的科技創(chuàng )新中心的一個(gè)重要舉措。

    2013年，歐盟啟動(dòng)10億歐元“人腦計劃”；同年，美國宣布啟動(dòng)45億美元美國“腦計劃”；2014年，日本也啟動(dòng)了大型腦研究計劃?？梢哉f(shuō)，腦科學(xué)是21世紀最富有挑戰性的重大科學(xué)問(wèn)題，也是當前國際科學(xué)前沿的熱點(diǎn)領(lǐng)域，被視為新的經(jīng)濟增長(cháng)點(diǎn)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(shí)隔幾十年我們仍能牢牢記住一個(gè)人？為什么我們可以計算復雜的數學(xué)題？當我們高興時(shí)、生氣時(shí)，大腦又是怎樣工作的？大腦是人類(lèi)最復雜的一個(gè)系統，它由860億個(gè)神經(jīng)元組成，每個(gè)神經(jīng)元又生出1000個(gè)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(wú)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(lèi)自身，認識腦的奧秘是對人類(lèi)的終極挑戰。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(zhù)巨大的推動(dòng)作用。有數據顯示，在我國，腦相關(guān)疾病導致的死亡人數已占死亡總數的25%以上。據估算，我國未來(lái)的腦疾病負擔可能達到每年上萬(wàn)億元的水平。腦科學(xué)研究的突破，必將推動(dòng)腦疾病防治的根本進(jìn)步。

    記者了解到，近年來(lái)，世界多個(gè)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。在了解人腦的結構和功能的共識下，各國的“腦計劃”有所不同。歐盟的計劃側重從腦連接圖譜以超級計算機技術(shù)來(lái)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(lái)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(gè)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(shuō)。

    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(lái)25年的125個(gè)重大科學(xué)問(wèn)題，有18個(gè)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)或醫學(xué)獎頒給了腦科學(xué)。

    相關(guān)科學(xué)家表示，近三年來(lái)，植根于腦科學(xué)的人工智能研發(fā)取得了突破性進(jìn)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(kāi)啟大規模投入，一大批創(chuàng )新產(chǎn)品已經(jīng)推出，后續競爭異常激烈。2011年，“谷歌大腦”項目在人類(lèi)歷史上首次實(shí)現了機器系統對各種不同類(lèi)型貓圖像的自動(dòng)識別，正確率與人類(lèi)似。隨著(zhù)新型人工智能被快速推廣到公共安全、金融投資與風(fēng)險調控、醫療診斷、新藥開(kāi)發(fā)等關(guān)系國計民生的重要領(lǐng)域，勢必帶來(lái)新一輪的產(chǎn)業(yè)革命。

    記者了解到，類(lèi)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(lèi)腦計算和人工智能研究二者的相互促進(jìn)將成為未來(lái)科學(xué)研究和產(chǎn)業(yè)革命新的爆發(fā)點(diǎn)和增長(cháng)點(diǎn)。

    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(zhù)同樣的一個(gè)難題——人腦數百億個(gè)神經(jīng)元以毫秒的時(shí)間尺度在工作，并隨時(shí)調整結構與功能，復雜度堪比宇宙，解析腦就必須發(fā)展新技術(shù)、新理論、新方法，并通過(guò)多學(xué)科交叉進(jìn)行有效的科學(xué)攻關(guān)。

    上海數學(xué)中心首席專(zhuān)家、復旦大學(xué)數學(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(lèi)腦的初步模擬、大數據和強大的計算能力。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，突破現階段模擬計算中的瓶頸，是人工智能推向新階段（類(lèi)腦人工智能）的必然路徑。另一方面，類(lèi)腦人工智能也將有助于破解當前腦科學(xué)研究中的核心難題，對真實(shí)神經(jīng)系統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(dòng)駕駛、金融投資與風(fēng)險調控、醫學(xué)影像……腦科學(xué)研究的成果正在進(jìn)入人們的生活。“腦科學(xué)會(huì )是下一個(gè)工業(yè)創(chuàng )新點(diǎn)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(shuō)。 （光明日報記者 顏維琦 曹繼軍）

    摘自 科技日報