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我們都知道大腦才是產生思想和感受的器官,但是歷史上 “在大部分時間里,我們都認為心,而不是腦,才是產生思想和感受的基本器官”。
在蒙昧時代,科學家與智者們無法通過觀察得知大腦的真正功能。
4000年前的美索不達米亞史詩里提到情緒和感受發(fā)源于心臟;古希臘的亞里士多德認為,心臟才是產生感覺與情緒的器官;中國古代的先賢也持類似的觀點,所以我們才會有“傷心”“心碎”等描述情緒的詞語。
單純根據我們的直觀感受,情緒波動的時候心臟的跳動好像確實會發(fā)生相應的改變,所以得出這種結論并不奇怪。
進入啟蒙時期后,人類對于大腦的認知有了很大的發(fā)展。
17至18世紀,除了有引發(fā)物理學革命的牛頓力學,還有另一種力量的研究,它最終揭開了大腦的神秘面紗——電的研究。
到18世紀末,路易吉·伽伐尼、亞歷山德羅·伏打等意大利科學家率先揭示了生物體中電的奇妙力量。大腦控制身體的秘密終于被找到了,那就是生物電。
在啟蒙時代的兩三百年時間里,科學家建立起了包括生物電、功能分區(qū)等在內的一系列關于大腦的基本知識框架。
而大腦研究真正成為科學的一個分支要等到19世紀末了,至此腦科學研究也進入了近現代的階段。
現代腦科學第一個革命性的發(fā)現,是20世紀初西班牙神經解剖學家圣地亞哥·拉蒙·卡哈爾提出的神經元學說。
英國科學家艾倫·霍奇金和安德魯·赫胥黎,發(fā)現了霍奇金-赫胥黎方程。這個方程式解釋了神經元放電的基本規(guī)律。這個真正革命性的發(fā)現揭示了神經元放電的原理,基本上就是鈉、鉀離子的跨膜流動。
此后還有:查爾斯·謝靈頓提出的突觸概念,大腦中的神經化學概念,有關成癮的一系列神經化學發(fā)現,比如對多巴胺、阿片受體等的研究。
西班牙神經解剖學先驅圣地亞哥·拉蒙·卡哈爾(1852—1934)的自拍照片,他正坐在實驗室里??ü栍?906 年獲諾貝爾獎
在20世紀的腦科學研究中,還有一個非常重要的分支,那就是試圖運用機器來模擬并接近人類的智能。這個領域的先驅的思考推動了電子計算機的誕生。
在了解了大腦的基本結構、細胞組成、電活動的工作原理并擁有不斷增強的計算機算力后,接下來要做的就是展開探索大腦最重要奧秘的攻堅戰(zhàn)了。
本圖來自埃里克·喬納斯和康拉德·保羅·科爾丁發(fā)表于2017 年的一篇論文,他們試圖對計算機芯片開展“逆向工程”。a)芯片的組織表現出明顯的層級化;b)一幅繪制于1991 年的示意圖,展示了獼猴視覺系統(tǒng)的復雜性(正是這幅圖促使弗朗西斯·克里克呼吁學界對人腦的解剖學組織方式開展深入細致的研究)
當代腦科學研究(21世紀)的很大一部分,就在致力于探索這些問題。
記憶是怎么形成并存儲的?
情感是怎么產生的?
意識是怎么讓我們與眾不同的?
......
大腦研究皇冠上最耀眼的明珠就是這些高級認知功能的原理。對于這些問題,我們目前還沒有令所有人滿意的答案。我們都在期待真正“革命性”發(fā)現的到來。
大腦讓人類成為萬物之靈,而人類對大腦的深層次探索才剛剛開始。
如今腦科學以及與之相關的人工智能和腦機接口技術不僅是當下最前沿的科學領域,也是最有可能徹底改變人類社會未來的科學和技術。
世界的主要科技強國,都在舉國家之力搶占腦科學的高地。
2013年美國啟動“腦活動繪圖”,宣告美國腦計劃的開始。如今美國腦計劃已進入2.0版本,開始著手臨床轉化。
同樣在2013年,歐洲也推出了自己的人類腦計劃。
緊隨其后的是2014年推出腦計劃的日本。
韓國和澳大利亞也于2016年啟動腦計劃。
我國的腦計劃2014年提出,醞釀6年多,在去年終于落地。預計未來幾年,中國腦計劃可能會有數百億的投入。
埃隆·馬斯克也已經開始著手腦機接口計劃;
馬斯克設想,腦機接口可以幫殘疾人恢復“健全”,意念操縱“機械手臂”“機械腿”,可能比“原生手腳”更加靈活;
他認為腦機接口會使通信更方便、更快捷,甚至會改變我們的交流方式,人類將不再需要使用傳統(tǒng)語言;
他還希望,通過腦機接口,我們能把自己的“記憶”、“意識”直接導出,或許有一天我們可以用U盤、存儲卡來儲存自己的“靈魂”,實現人的“意識永生”......
但其實馬斯克的腦機接口計劃,從誕生之日起就爭議不斷。
2020年為“豬腦植入芯片”舉行盛大的產品發(fā)布會,引爆媒體議論,卻被腦科學專家指出不是新技術,“沒有展現神經解碼方面的任何重大進展”;
而且馬斯克也承認,目前腦機接口技術還處于早期階段。
馬斯克認為至少需要十年的時間才能真正解決腦損傷和脊柱損傷的難題。
因此腦機接口是一個投入很大,短期內難以取得巨大突破的領域。
當前人工耳蝸是最成功、臨床上最廣泛應用的腦機接口技術,此外,腦機接口在醫(yī)療康復上取得的成果還有,幫助西班牙一名失明患者再次“看見”了紙上的字母、圖形等。通過深腦刺激,帕金森病可以得到一定程度控制。在治療抑郁癥、阿爾茨海默癥等方面,腦機接口也被寄予厚望。
凱茜·哈欽森在中風后四肢癱瘓。在美國布朗大學約翰·多諾休的實驗室里,她正用腦控制一個機械臂來吃蘋果。這是十幾年來她第一次能夠靠自己進食。她在之后表示:“控制機械臂感覺挺自然的。”
世界各國的人類“腦計劃”,想要弄清楚大腦和神經系統(tǒng)的工作機制,希望有朝一日我們能:
● 解決目前讓醫(yī)生和科學家都束手無策的眾多腦疾病——阿爾茨海默病、精神分裂癥、自閉癥等等;
● 用計算機來模擬大腦的工作過程,實現類腦計算,促進人工智能的發(fā)展;
● 掌握腦機接口技術,讓癱瘓的病人支配肢體重新站起來,甚至可能讀取大腦的奧秘,實現科幻電影中上傳意識與記憶的場景......
END
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