生物節律是生命的基本特徵之一,動物的晝夜節律、生理週期等均在其內。對於人類而言,我們的生物鐘如何運作,爲什麼會有失眠症等生物節律紊亂症狀出現? 可能也和生物節律相關。

在今年第三屆頂尖科學家論壇上,就將組織一場關於大腦律動的討論,大會請來了2017 年諾貝爾生理學或醫學獎獲得者邁克爾·楊和邁克爾·羅斯巴什,以及中國科學院院士楊雄裏,圍繞生物節律相關的分子與遺傳機制、前沿課題與研究進展、相關神經疾病與藥物開發等進行探討。

第三屆世界頂尖科學家論壇將於10月30日-11月1日在上海舉行。包括61位諾貝爾獎得主在內,近140位諾貝爾獎、圖靈獎、菲爾茲獎、沃爾夫獎、拉斯克獎等全球頂尖科學獎項得主出席。論壇期間將有130餘場科學家獨立演講、70餘場主題峯會,大部分活動將通過網絡向公衆直播。

在大會正式召開之前,****獨家專訪了中國科學院院士楊雄裏,一起聊了聊大腦的祕密。

楊雄裏1941年10月14日生於上海,1963年畢業於上海科技大學。1982年在日本獲學術博士學位,現爲復旦大學教授,“辭海”副總主編,“Progress in Neurobiology”國際顧問編委。他的主要研究領域集中在視網膜中信號傳遞處理及其機制研究方面。

我們對大腦瞭解了多少

一直以來,科學家對於大腦的研究都表現出了極大的熱情和興趣。但與其他學科不同,由於大腦的特殊性,腦科學研究以及神經科學研究有自己的獨特性。

楊雄裏告訴****,關於大腦神經細胞是怎麼興奮的,如何產生信號?這些信號在神經細胞之間如何傳遞?對於這個過程,科學家們現在已經瞭解比較透徹。但我們是怎麼思考的,如何有意識,語言又是怎麼產生的,我們爲什麼會認識一個人,並與他進行交流,對於這一過程,我們對大腦的認識還非常膚淺。

“現在的問題是我們要在腦子或者神經系統保持完整的情況下,對產生意識過程進行研究,這個是難點所在。 換句話說,在不破壞整個腦結構的情況下,如何檢測,如何區分腦細胞活動。這是我們接下去需要投入更多精力去做的事情。”楊雄裏說。

在楊雄裏看來,無創傷腦成像技術是解決目前大腦研究的手段之一。目前,已經有科學家通過正電子斷層掃描、核磁共振成像技術、腦磁場技術等來研究大腦。在對動物的試驗中,科學家已經可以在大腦一個小區域放置上千個電極,來進行研究。

“我們的腦科學手術技術發展得很快,可能對於我們進行一些較爲複雜的腦科學研究有幫助。但是應該看到,即便是有幫助,這類技術和研究也纔剛開始。”楊雄裏說。

如何看待腦機接口

在圍繞大腦進行研究的多項技術中,楊雄裏還特別關注腦機接口技術。腦機接口技術並不新,假肢和義肢就是腦機接口技術的應用之一。對於高位截癱的人來說,他的大腦是完全可以發出命令的,只是手腳無法運動了,那就需要一個機器把這段連接起來,能把大腦發出的命令傳輸到手上和腳上。腦機接口在這一領域中就有很好的應用。

在採訪中,他認爲硅谷“鋼鐵俠”馬斯克提出的腦機接口技術非常大膽且很有創新精神。

“我認爲馬斯克提的這個技術是個創新大膽的嘗試,會改變我們大腦一些高級活動的過程。他可能會改變我們的記憶,改變語言功能。他現在用高明且精巧的外科手段,將電極植入到皮層上面,又能通過手段吧腦神經細胞信號採集出來,進行分析,我認爲是一個突破。有助於解釋我們大腦的認知過程,提供了非常有用的工具。”楊雄裏告訴****。

雖然腦機接口大膽創新,但楊雄裏認爲這項技術也存在許多未解難點。

首先,分析腦機接口採集的數據還非常困難。因爲科學家對於哪些信號有用,哪些信號沒用,信號彼此之間如何進行相互作用還知之甚少。

其次,植入電極後,大腦長期接觸電極是否會產生毒性,影響大腦組織也是問題之一。

第三,也是最重要的問題就是個人隱私問題。“我們可以不需要用有創的辦法,也可以檢測你大腦裏的活動,還能進行分析。雖然現在還沒有到這個地步,但未來是有可能的。這樣一來的話,你就變得沒有隱私了,你做什麼事情,大家都可以用某種方式來檢測你。”楊雄裏說。

更進一步,楊雄裏認爲,既然大腦已經可以被檢測,那未來就可以通過技術來操控大腦,從而改變人的想法和社會。“所以當這樣的技術發展到後來,社會變成什麼樣,這是我們需要認真思考的。”楊雄裏說。

青年科學家的挑戰

對於人類大腦,我們還有許多未解之謎,是青年科學家可以大展拳腳的重要研究領域。但同時,要對大腦進行徹底透徹的研究又是困難的。

對於這樣的學科研究,在專訪中,楊雄裏給青年科學家們分享了自己的經驗。

針對腦科學研究沒有終點的問題,楊雄裏認爲,在相對具體的研究階段裏,青年學者要給自己設立清晰的目標。“你進行的每一項研究都應該有個具體目標,腦科學如果不涉及高級認知功能的話,還是可以從某一個具體問題來着手研究的。”楊雄裏稱。

至於對大腦終極研究,即對人腦高級認知過程的研究,則可能需要我們長期堅持。“我們要清楚認識到對於大腦的高級研究,我們只能夠逐漸逼近它,但可能永遠也無法完全瞭解大腦。所以我想對於每一位致力於腦科學研究的年輕科學家來說,他都得從它具體一個研究問題來開始,來推進自己的認識,去逐漸逼近最終的目標。 ”

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