腦科學(xué),世界上最大的反向工程論文

時(shí)間：2021-01-29 16:37:13 論文我要投稿

　　再多研究也只是滄海一栗

腦科學(xué),世界上最大的反向工程論文

　　蒯博士的實(shí)驗(yàn)室在認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)研究所的二層。走在前往實(shí)驗(yàn)室的路上，蒯博士就自豪地說，華師心理實(shí)驗(yàn)室的軟硬件條件都已達(dá)到國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。與歐洲的大學(xué)相比，不論是實(shí)驗(yàn)儀器，還是儀器的建設(shè)和維護(hù)，都無太大差別，甚至在某些方面更好。華師還建立了公共實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)，眾多儀器信息掛在平臺(tái)上，可以預(yù)約使用，大大提高了實(shí)驗(yàn)效率。

　　蒯博士的實(shí)驗(yàn)室面積100多平方米，蒯博士介紹，他的一個(gè)研究方向是結(jié)合視覺認(rèn)知和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用，比如邀請(qǐng)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(cè)試開始，被試會(huì)看到各種畫面，而演講者則會(huì)監(jiān)測(cè)電極傳感器的信息變化，以及被試的面部表情變化。測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)，十幾架攝像機(jī)圍成了一個(gè)圓圈，蒯博士介紹，這可不是普通的攝像機(jī)，他們具有傳感功能，可以360度無死角捕捉圓圈內(nèi)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(duì)方的微小動(dòng)作都能被高清攝像頭捕捉，從而發(fā)現(xiàn)對(duì)方的心理底線。如此高大上的研究，在蒯博士看來，只是認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的滄海一粟，而認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)也只是腦科學(xué)的一部分。了解自己、認(rèn)識(shí)大腦，是人類歷史上最巨大的科學(xué)問題之一。早期對(duì)大腦的研究是顱相學(xué)，用尺子量大腦形狀來推斷人類的認(rèn)知能力，例如天庭飽滿，就是說一個(gè)人很聰明。最近十幾年來，隨著技術(shù)的進(jìn)步，運(yùn)用上眼動(dòng)儀（記錄眼動(dòng)）、腦電、核磁共振、腦磁圖等探測(cè)儀器，讓科學(xué)家對(duì)大腦的認(rèn)識(shí)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。記憶在形成過程中，會(huì)生成鈣調(diào)蛋白激酶，這種蛋白酶會(huì)不會(huì)對(duì)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(yàn)，比如小白鼠有一個(gè)恐懼記憶，他就調(diào)控鈣調(diào)蛋白激酶，成功改寫了小白鼠的記憶。這一研究能否用于人類？曹魏聰設(shè)想，這也許能幫助PDSD（創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙）的病人走出陰影。

　　研二女生韓思竹主要從事視覺工作記憶。她們發(fā)現(xiàn)在頭部頂葉的位置貼上電極片，通過脈沖等刺激20分鐘后，會(huì)明顯提高記憶和學(xué)習(xí)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(xiàng)技術(shù)做成一款學(xué)習(xí)機(jī)，肯定大火。韓思竹說，她們的研究在老齡化時(shí)代會(huì)有大作為，能幫助有認(rèn)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。不論是說話還是運(yùn)動(dòng)，人的大腦某處都會(huì)“亮”，說明是這個(gè)腦部位在執(zhí)行功能。“不僅強(qiáng)烈刺激會(huì)激活腦區(qū)，很弱的刺激也會(huì)激活腦區(qū)，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)’。”他曾參與過腦機(jī)接口的實(shí)驗(yàn)，他戴著腦電波儀坐在電腦前，屏幕上顯示一串?dāng)?shù)字，他盯著某個(gè)數(shù)字看，電腦就能識(shí)別出這個(gè)數(shù)字。“原理很簡(jiǎn)單，每個(gè)數(shù)字都對(duì)應(yīng)著不同的頻率，看數(shù)字時(shí)，大腦的頻率發(fā)生抖動(dòng)，腦電波儀監(jiān)測(cè)到后告訴電腦即可。”

　　在李兵看來，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。“曹魏聰?shù)慕M研究分子，我所在的組研究功能，從分子到功能，相差十萬八千里。分子形成蛋白、基因轉(zhuǎn)錄、分子環(huán)路、細(xì)胞變化、細(xì)胞間連接、一個(gè)環(huán)路形成（大腦中有成千上萬個(gè)這樣的環(huán)路）、環(huán)路間交叉形成網(wǎng)絡(luò)……才是功能。”李兵有時(shí)覺得，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)的開普勒定律

　　“腦科學(xué)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不到突破的時(shí)候。”蒯博士說，也許還沒到物理學(xué)的亞里士多德的時(shí)代，更沒到開普勒定律（行星的運(yùn)行軌跡為橢圓方程）。在開普勒之前，歐洲的天文學(xué)家花幾十年記錄行星的運(yùn)行。經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的積累，當(dāng)有一天，開普勒突然意識(shí)到這些行星運(yùn)行軌跡也許能夠用一個(gè)橢圓方程來擬合，于是開普勒定律誕生了。

　　腦科學(xué)是人類歷史上最大的反向工程。研究者們正在從結(jié)構(gòu)和功能上“拆解”它。怎么拆呢？結(jié)構(gòu)上撕成碎片，然后組裝；功能上看大腦的反應(yīng)。“我們正在做的大量實(shí)驗(yàn)，就是在給大腦描點(diǎn)，當(dāng)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(guī)律，得到腦科學(xué)的開普勒定律。”蒯博士說。

　　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(guó)研究腦科學(xué)的第一梯隊(duì)。蒯博士說，在腦科學(xué)上，中國(guó)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(dǎo)者。

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