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脑科学,世界上最大的反向工程

发布时间:2017-08-12 09:57

再多研究也只是沧海一栗 

  蒯博士的实验室在认知神经科学研究所的二层。走在前往实验室的路上,蒯博士就自豪地说,华师心理实验室的软硬件条件都已达到国际标准。与欧洲的大学相比,不论是实验仪器,还是仪器的建设和维护,都无太大差别,甚至在某些方面更好。华师还建立了公共实验室平台,众多仪器信息挂在平台上,可以预约使用,大大提高了实验效率。 

  蒯博士的实验室面积100多平方米,蒯博士介绍,他的一个研究方向是结合视觉认知和虚拟现实技术应用,比如邀请被试坐在沙发上,戴上VR眼镜,头上的不同部位贴上电极传感器。测试开始,被试会看到各种画面,而演讲者则会监测电极传感器的信息变化,以及被试的面部表情变化。测试现场,十几架摄像机围成了一个圆圈,蒯博士介绍,这可不是普通的摄像机,他们具有传感功能,可以360度无死角捕捉圆圈内被试的一举一动。 

  蒯博士的研究用途很广,比如特工等特殊人群的选拔,面试时给候选者一个压力,分析其面部表情,就知道其是否适合;或用于谈判,佩戴装有摄像头的眼镜参与谈判,对方的微小动作都能被高清摄像头捕捉,从而发现对方的心理底线。如此高大上的研究,在蒯博士看来,只是认知神经科学的沧海一粟,而认知神经科学也只是脑科学的一部分。了解自己、认识大脑,是人类历史上最巨大的科学问题之一。早期对大脑的研究是颅相学,用尺子量大脑形状来推断人类的认知能力,例如天庭饱满,就是说一个人很聪明。最近十几年来,随着技术的进步,运用上眼动仪(记录眼动)、脑电、核磁共振、脑磁图等探测仪器,让科学家对大脑的认识一点点进步。 

  博士生李兵,研二学生韩思竹和曹魏聪都深深地被大脑的奇妙、技术的新奇和探索的专注吸引。 

  曹魏聪研究的是大脑中不同神经元如何连接,从而产生记忆。记忆在形成过程中,会生成钙调蛋白激酶,这种蛋白酶会不会对记忆的形成和再巩固有作用?曹魏聪在小白鼠身上做实验,比如小白鼠有一个恐惧记忆,他就调控钙调蛋白激酶,成功改写了小白鼠的记忆。这一研究能否用于人类?曹魏聪设想,这也许能帮助PDSD(创伤后应激障碍)的病人走出阴影。 

  研二女生韩思竹主要从事视觉工作记忆。她们发现在头部顶叶的位置贴上电极片,通过脉冲等刺激20分钟后,会明显提高记忆和学习效率。这让人不禁联想:这可是一个好的创业点,用这项技术做成一款学习机,肯定大火。韩思竹说,她们的研究在老龄化时代会有大作为,能帮助有认知功能损害包括阿兹海默症和精神分裂的病人。 

  李兵博士研究的是脑成像。不论是说话还是运动,人的大脑某处都会“亮”,说明是这个脑部位在执行功能。“不仅强烈刺激会激活脑区,很弱的刺激也会激活脑区,甚至不做任何任务,只是冥想,脑部也有特殊的激活,我们管它叫‘静息态’。”他曾参与过脑机接口的实验,他戴着脑电波仪坐在电脑前,屏幕上显示一串数字,他盯着某个数字看,电脑就能识别出这个数字。“原理很简单,每个数字都对应着不同的频率,看数字时,大脑的频率发生抖动,脑电波仪监测到后告诉电脑即可。” 

  在李兵看来,虽然他们从事的研究很先进,但是在脑科学中,真的如同盐粒洒进了大海。“曹魏聪的组研究分子,我所在的组研究功能,从分子到功能,相差十万八千里。分子形成蛋白、基因转录、分子环路、细胞变化、细胞间连接、一个环路形成(大脑中有成千上万个这样的环路)、环路间交叉形成网絡……才是功能。”李兵有时觉得,他研究脑科学这么多年了,其实只是在研究大脑的影子而已。 

  等待脑科学的开普勒定律 

  “脑科学还远远不到突破的时候。”蒯博士说,也许还没到物理学的亚里士多德的时代,更没到开普勒定律(行星的运行轨迹为椭圆方程)。在开普勒之前,欧洲的天文学家花几十年记录行星的运行。经过长时间的积累,当有一天,开普勒突然意识到这些行星运行轨迹也许能够用一个椭圆方程来拟合,于是开普勒定律诞生了。 

  脑科学是人类历史上最大的反向工程。研究者们正在从结构和功能上“拆解”它。怎么拆呢?结构上撕成碎片,然后组装;功能上看大脑的反应。“我们正在做的大量实验,就是在给大脑描点,当这些记录积累到一定的程度,也许会有一个人能看出其背后的规律,得到脑科学的开普勒定律。”蒯博士说。 

  世界各知名大学都在研究脑科学,北京师范大学、北京大学、华东师范大学等已形成中国研究脑科学的第一梯队。蒯博士说,在脑科学上,中国不用仰视西方,而将是这个历史上最大反向工程的领导者。


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