正试图利用基因遗传机制揭开心理学的种种谜团

    国际社会神经科学第五次年会近日在美国首府华盛顿召开。大会的研究成果表明，目前的脑科学已迈入从分子到行为的跨学科、多层次研究的时代，正试图利用基因遗传机制揭开心理学的种种谜团。

    2013年美国正式公布了一项被认为可与人类基因组计划相媲美的“脑计划”，以探索人类大脑工作机制、绘制脑活动全图、针对目前无法治愈的大脑疾病开发新疗法。这一计划将打开探索大脑如何记录、处理、使用、存储、找回海量信息的大门，加深对大脑功能和复杂行为的理解。

    据前来参加年会的国际社会神经科学学会理事及中国分会会长、深圳大学情绪与社会认知科学研究所所长罗跃嘉教授介绍，美国脑计划执行一年来，研究进展十分迅猛。从本次会议的研究成果来看，有如下特点。一是以动物为研究对象的成果较多，如加州大学戴维斯医学院的研究人员发现，怀孕母猴的免疫反应导致其后代出现大脑炎。二是认知神经科学关注社会认知和社会行为诸如决策、道德等问题的脑机制研究，如美国国立卫生研究院(NIH)与马里兰大学医学院合作的青少年发展研究项目发现，青少年的大脑发育如何导致酗酒和吸毒等危险行为。罗教授的实验室也发现，特质焦虑与符合决策行为所激活的“情感”系统是在杏仁核，“理性”系统是在背侧扣带前回。而更为重要的一个特点是，认知神经科学开始迈入分子—细胞—脑—行为，直至社会的多水平研究，试图利用基因遗传机制，揭秘先天和环境对心理的影响，如德克萨斯大学西南医学中心的研究人员发现了结节性硬化症基因缺陷小鼠与自闭症的关系。

    罗跃嘉介绍说，现代心理学发端于德国，传统心理学研究更多的是哲学层面上的研究。上个世纪50年代，由美国发起了认知心理学。当时占主导地位的是黑箱理论，主要通过输入和输出来研究心理学问题，而不考虑大脑如何发挥作用。随着技术的进步，科学家开始利用脑成像技术来打开大脑黑箱，这是心理学的一次革命。而通过基因遗传机制来研究究竟是先天因素，还是后天因素影响心理，将开启心理学一个更大的革命。

    罗教授表示，随着人口的老龄化，老年痴呆等疾病越来越引起人们的关注。社会的进步，情绪型疾病也越来越引起人们的重视。加强对脑科学的研究，可以预防和延缓脑疾病的发生和发展，并在治疗方面取得进展。另一方面是对人类大脑的开发，还包括对机器人的使用，即如何让机器人具有思维能力，这也是人类的一个梦想。在认知神经科学的应用方面，还包括让失明的人重见光明，让瘫痪的人重新站起来等等。

    美国的认知神经科学研究世界领先，其研究力量比较均衡，先进的实验室数以百计，研究人员数以千计，所有知名的大学都有一个甚至多个认知科学学科或者实验室。中国最好实验室的水平与美国相比，差距不大，但研究机构和人员的数量有限，中国的脑科学研究还需奋起直追。 （记者何屹）

    脑科学会是下一个工业创新点吗？

    “只要大脑的奥秘尚未大白于天下，宇宙仍将是一个谜。”1906年诺贝尔奖获得者、西班牙神经组织学家拉蒙-卡哈尔说。脑科学的研究一旦获得突破，影响将是深远的。

    脑是自然界最复杂的系统之一。直至今天，人类还没有真正了解自己的大脑。在全球范围内，关于脑科学研究的竞争与角力早已展开

    记者日前获悉，中国学者正在积极参与推进脑科学研究和转化应用。复旦大学牵头联合浙江大学、华中科技大学、同济大学、上海交通大学等十几所高校及中科院研究所，成立了“脑科学协同创新中心”。上海市政府已将脑科学与人工智能列为重大科技项目，作为建设具有全球影响力的科技创新中心的一个重要举措。

    2013年，欧盟启动10亿欧元“人脑计划”；同年，美国宣布启动45亿美元美国“脑计划”；2014年，日本也启动了大型脑研究计划。可以说，脑科学是21世纪最富有挑战性的重大科学问题，也是当前国际科学前沿的热点领域，被视为新的经济增长点和引领新革命的重要引擎。

    隐秘的“兵家必争之地”

    为什么时隔几十年我们仍能牢牢记住一个人？为什么我们可以计算复杂的数学题？当我们高兴时、生气时，大脑又是怎样工作的？大脑是人类最复杂的一个系统，它由860亿个神经元组成，每个神经元又生出1000个分支。如此庞大精细的网络，将全世界的计算机放在一起运行都无法逾越。

    因此，脑科学的研究愈显重要与迫切。认识大脑，就是认识人类自身，认识脑的奥秘是对人类的终极挑战。脑科学的发展，对脑疾病的防治、信息和智能产业的发展有着巨大的推动作用。有数据显示，在我国，脑相关疾病导致的死亡人数已占死亡总数的25%以上。据估算，我国未来的脑疾病负担可能达到每年上万亿元的水平。脑科学研究的突破，必将推动脑疾病防治的根本进步。

    记者了解到，近年来，世界多个国家加快了脑科学研究的步伐。脑科学研究已成“兵家必争之地”，吸引全球众多顶尖科学家投身其中。在了解人脑的结构和功能的共识下，各国的“脑计划”有所不同。欧盟的计划侧重从脑连接图谱以超级计算机技术来模拟脑功能，美国的计划更关注研发新型脑研究技术，而日本的计划则聚焦以狨猴为模型研究各种脑功能和脑疾病的机理。

    脑科学的突破将带来深远影响

    “只要大脑的奥秘尚未大白于天下，宇宙仍将是一个谜。”1906年诺贝尔奖获得者、西班牙神经组织学家拉蒙-卡哈尔说。

    而脑科学研究一旦有所突破，影响也将是深远的。2005年，美国《科学》杂志创刊125周年，曾公布未来25年的125个重大科学问题，有18个属于脑科学领域。到目前为止，有四分之一的诺贝尔生理学或医学奖颁给了脑科学。

    相关科学家表示，近三年来，植根于脑科学的人工智能研发取得了突破性进展，引爆了新的科技和产业革命。国际高科技产业巨头已开启大规模投入，一大批创新产品已经推出，后续竞争异常激烈。2011年，“谷歌大脑”项目在人类历史上首次实现了机器系统对各种不同类型猫图像的自动识别，正确率与人类似。随着新型人工智能被快速推广到公共安全、金融投资与风险调控、医疗诊断、新药开发等关系国计民生的重要领域，势必带来新一轮的产业革命。

    记者了解到，类脑计算和人工智能研究将是上海脑计划的重要组成部分。学者判断，类脑计算和人工智能研究二者的相互促进将成为未来科学研究和产业革命新的爆发点和增长点。

    脑科学需要多学科交叉攻关

    目前，各国脑计划都面临着同样的一个难题——人脑数百亿个神经元以毫秒的时间尺度在工作，并随时调整结构与功能，复杂度堪比宇宙，解析脑就必须发展新技术、新理论、新方法，并通过多学科交叉进行有效的科学攻关。

    上海数学中心首席专家、复旦大学数学科学学院特聘教授冯建峰介绍，人工智能近年的突破主要归功于类脑的初步模拟、大数据和强大的计算能力。目前取得突破的人工智能更多沿用经典的计算框架，如何借助脑科学的研究成果，突破现阶段模拟计算中的瓶颈，是人工智能推向新阶段（类脑人工智能）的必然路径。另一方面，类脑人工智能也将有助于破解当前脑科学研究中的核心难题，对真实神经系统的计算模拟将为脑功能的认识提供崭新的思路。

    疾病辅助诊断、新药研发、智能机器人、自动驾驶、金融投资与风险调控、医学影像……脑科学研究的成果正在进入人们的生活。“脑科学会是下一个工业创新点吗？我的回答是肯定的。除了宇宙，这或许是我们要探究的最后的奥秘。”冯建峰说。 （光明日报记者 颜维琦 曹继军）

    摘自 科技日报