腦科學(xué),世界上最大的反向工程論文
再多研究也只是滄海一栗
蒯博士的實(shí)驗室在認知神經(jīng)科學(xué)研究所的二層。走在前往實(shí)驗室的路上,蒯博士就自豪地說(shuō),華師心理實(shí)驗室的軟硬件條件都已達到國際標準。與歐洲的大學(xué)相比,不論是實(shí)驗儀器,還是儀器的建設和維護,都無(wú)太大差別,甚至在某些方面更好。華師還建立了公共實(shí)驗室平臺,眾多儀器信息掛在平臺上,可以預約使用,大大提高了實(shí)驗效率。
蒯博士的實(shí)驗室面積100多平方米,蒯博士介紹,他的一個(gè)研究方向是結合視覺(jué)認知和虛擬現實(shí)技術(shù)應用,比如邀請被試坐在沙發(fā)上,戴上VR眼鏡,頭上的不同部位貼上電極傳感器。測試開(kāi)始,被試會(huì )看到各種畫(huà)面,而演講者則會(huì )監測電極傳感器的信息變化,以及被試的面部表情變化。測試現場(chǎng),十幾架攝像機圍成了一個(gè)圓圈,蒯博士介紹,這可不是普通的攝像機,他們具有傳感功能,可以360度無(wú)死角捕捉圓圈內被試的一舉一動(dòng)。
蒯博士的研究用途很廣,比如特工等特殊人群的選拔,面試時(shí)給候選者一個(gè)壓力,分析其面部表情,就知道其是否適合;或用于談判,佩戴裝有攝像頭的眼鏡參與談判,對方的微小動(dòng)作都能被高清攝像頭捕捉,從而發(fā)現對方的心理底線(xiàn)。如此高大上的研究,在蒯博士看來(lái),只是認知神經(jīng)科學(xué)的滄海一粟,而認知神經(jīng)科學(xué)也只是腦科學(xué)的一部分。了解自己、認識大腦,是人類(lèi)歷史上最巨大的科學(xué)問(wèn)題之一。早期對大腦的研究是顱相學(xué),用尺子量大腦形狀來(lái)推斷人類(lèi)的認知能力,例如天庭飽滿(mǎn),就是說(shuō)一個(gè)人很聰明。最近十幾年來(lái),隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)步,運用上眼動(dòng)儀(記錄眼動(dòng))、腦電、核磁共振、腦磁圖等探測儀器,讓科學(xué)家對大腦的認識一點(diǎn)點(diǎn)進(jìn)步。
博士生李兵,研二學(xué)生韓思竹和曹魏聰都深深地被大腦的奇妙、技術(shù)的新奇和探索的專(zhuān)注吸引。
曹魏聰研究的是大腦中不同神經(jīng)元如何連接,從而產(chǎn)生記憶。記憶在形成過(guò)程中,會(huì )生成鈣調蛋白激酶,這種蛋白酶會(huì )不會(huì )對記憶的`形成和再鞏固有作用?曹魏聰在小白鼠身上做實(shí)驗,比如小白鼠有一個(gè)恐懼記憶,他就調控鈣調蛋白激酶,成功改寫(xiě)了小白鼠的記憶。這一研究能否用于人類(lèi)?曹魏聰設想,這也許能幫助PDSD(創(chuàng )傷后應激障礙)的病人走出陰影。
研二女生韓思竹主要從事視覺(jué)工作記憶。她們發(fā)現在頭部頂葉的位置貼上電極片,通過(guò)脈沖等刺激20分鐘后,會(huì )明顯提高記憶和學(xué)習效率。這讓人不禁聯(lián)想:這可是一個(gè)好的創(chuàng )業(yè)點(diǎn),用這項技術(shù)做成一款學(xué)習機,肯定大火。韓思竹說(shuō),她們的研究在老齡化時(shí)代會(huì )有大作為,能幫助有認知功能損害包括阿茲海默癥和精神分裂的病人。
李兵博士研究的是腦成像。不論是說(shuō)話(huà)還是運動(dòng),人的大腦某處都會(huì )“亮”,說(shuō)明是這個(gè)腦部位在執行功能!安粌H強烈刺激會(huì )激活腦區,很弱的刺激也會(huì )激活腦區,甚至不做任何任務(wù),只是冥想,腦部也有特殊的激活,我們管它叫‘靜息態(tài)’!彼鴧⑴c過(guò)腦機接口的實(shí)驗,他戴著(zhù)腦電波儀坐在電腦前,屏幕上顯示一串數字,他盯著(zhù)某個(gè)數字看,電腦就能識別出這個(gè)數字!霸砗芎(jiǎn)單,每個(gè)數字都對應著(zhù)不同的頻率,看數字時(shí),大腦的頻率發(fā)生抖動(dòng),腦電波儀監測到后告訴電腦即可!
在李兵看來(lái),雖然他們從事的研究很先進(jìn),但是在腦科學(xué)中,真的如同鹽粒灑進(jìn)了大海!安芪郝數慕M研究分子,我所在的組研究功能,從分子到功能,相差十萬(wàn)八千里。分子形成蛋白、基因轉錄、分子環(huán)路、細胞變化、細胞間連接、一個(gè)環(huán)路形成(大腦中有成千上萬(wàn)個(gè)這樣的環(huán)路)、環(huán)路間交叉形成網(wǎng)絡(luò )……才是功能!崩畋袝r(shí)覺(jué)得,他研究腦科學(xué)這么多年了,其實(shí)只是在研究大腦的影子而已。
等待腦科學(xué)的開(kāi)普勒定律
“腦科學(xué)還遠遠不到突破的時(shí)候!必岵┦空f(shuō),也許還沒(méi)到物理學(xué)的亞里士多德的時(shí)代,更沒(méi)到開(kāi)普勒定律(行星的運行軌跡為橢圓方程)。在開(kāi)普勒之前,歐洲的天文學(xué)家花幾十年記錄行星的運行。經(jīng)過(guò)長(cháng)時(shí)間的積累,當有一天,開(kāi)普勒突然意識到這些行星運行軌跡也許能夠用一個(gè)橢圓方程來(lái)擬合,于是開(kāi)普勒定律誕生了。
腦科學(xué)是人類(lèi)歷史上最大的反向工程。研究者們正在從結構和功能上“拆解”它。怎么拆呢?結構上撕成碎片,然后組裝;功能上看大腦的反應!拔覀冋谧龅拇罅繉(shí)驗,就是在給大腦描點(diǎn),當這些記錄積累到一定的程度,也許會(huì )有一個(gè)人能看出其背后的規律,得到腦科學(xué)的開(kāi)普勒定律!必岵┦空f(shuō)。
世界各知名大學(xué)都在研究腦科學(xué),北京師范大學(xué)、北京大學(xué)、華東師范大學(xué)等已形成中國研究腦科學(xué)的第一梯隊。蒯博士說(shuō),在腦科學(xué)上,中國不用仰視西方,而將是這個(gè)歷史上最大反向工程的領(lǐng)導者。
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