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如果活到1000岁,你的大脑会发生什么变化?

2020/2/28 15:07:28 来源:互联网 编辑:匿名

出品:"SELF格致论道讲坛"公众号(ID:SELFtalks)

以下内容为华中师范大学王欣演讲实录:

神秘莫测的大脑

每个人都有一个小宇宙,就是我们的大脑。脑占我们体重的2~3%,但是要消耗我们20%的能量,可见脑的工作非常繁忙。

有一个词叫脑洞大开,在图中可以看到有2个脑洞。


脑洞

那么这个脑洞是怎么形成的呢?

据考古学家推测,很可能是古时候的巫师给病人做手术,来驱赶精神病人脑中的邪灵。

脑是一个人最重要的器官,如果出现了疾病,问题就非常严重了。

脑到底是怎么工作的?我们来了解一下脑的基本结构。

脑的外形像一个核桃,表面有很多沟回。脑的基本单位是神经元和神经胶质细胞

一般认为神经元的作用更加重要,因为它可以传递信号。它的样子跟一般的细胞很不一样,有很多细长的突起

在图中可以看到,神经元的突起相互靠近,末梢几乎连在一起


神经元的突起相互靠近

末梢有没有相通?

早期的科学家因为看不到这里的细微结构,分成了两派。

一派是以意大利的高尔基为代表的神经网状理论,认为这些突起彼此相通,构成一张大网

另外一派是以西班牙的卡哈尔为代表的神经元学说,认为这些突起并不相通,每一个神经元是一个独立的单元

哪个学派的说法是正确的呢?正确的是神经元学说

高尔基和卡哈尔二人得到了1906年的诺贝尔生理学或医学奖,也是第一个神经科学方向的诺贝尔奖。

当时他们二人在颁奖典礼上还争论不休,当然后来的电镜实验证明卡哈尔是正确的。

我曾经到卡哈尔工作的萨拉曼卡大学去访学,那是一个拥有800年悠久历史的大学。


萨拉曼卡大学访学

当时我在里面做一个关于听觉中枢的实验,这个实验是研究听觉中枢的神经元为什么会对新颖的声信号比较敏感?

这是一个欧盟的项目,当时有来自3个国家的4个实验室共同开展研究。

虽然有很多新的发现,但是并没有给出一个完美的解答。

其实越是做脑科学的人,越会觉得大脑神秘莫测,就像一个黑箱,我们把一些信号输入,然后获得一些信号输出。

但是在这个黑箱里到底发生了什么,我们并不清楚。

为什么会这样?

有很多原因,比如我们不能用人脑来做实验,而动物的实验又不能解释人脑的这种高级技能

此外,我们的脑过于复杂,每一个人的脑里边有上千亿的神经元,每个神经元可以形成很多突触,构成一个非常大的神经网络。

我们在局部所获得的这些实验数据,很难去解释整个脑的工作原理

科幻电影与脑科学

人们对于脑科学的想象以及展望,在很多科幻影片里有鲜明的体现。

大家如果喜欢看科幻电影的话,会发现一个现象,即电影里所讲的知识有一些已经成为现实,或者正在成为现实,而有一些还遥遥无期。

所以,我想通过一些科幻电影来谈一下脑科学的过去与未来。

这里分了三大类:一是在我们身边已经成为现实的脑科学,一类是在不久的将来可能变成现实的脑科学,还有一类是在遥远的未来才有可能实现的


科幻电影中的脑科学分类

脑机接口

我们先来看一下在我们身边的有哪些?比如脑机接口、测谎术,还有弱人工智能

有许多与此相关的电影,因为时间关系,我就讲一下《黑客帝国》。

《黑客帝国》上映于1999年,当时我刚刚大学毕业,电脑还非常少,网速也非常慢,有时打开邮箱要等很久才能看到里面的图片。

当时能看到这个电影,会感到非常震撼。

我们来看里面的一小段视频。


看过这部电影的人,应该对这部电影印象很深刻。

它描绘了一个人生活在虚拟的世界里,他所有的感觉都是通过电脑来输入的,然后他又回到电脑矩阵里边,用他的意念和对手搏斗。

这个电影就反映了脑机接口这样一个科学原理。

脑机接口目前最成熟的技术就是人工耳蜗,又称电子耳蜗。

什么是人工耳蜗?


人工耳蜗示意图

我们正常人是通过耳蜗来进行声电换能,把声音变成神经冲动再传入大脑

有一些病人,他的耳蜗受到损伤,但是他的听神经还是完好的。医生给他植入人工耳蜗,就可以恢复听力。

人工耳蜗包括体外和体内两个部分:体外部分收集声音,并且把声音变成电信号;体内部分就是阵列电极,把电信号传给听神经。

当使用人工耳蜗的时候,听到的声音和正常人会有一些区别,但是经过训练可以正常和人交谈。

与人工耳蜗类似的人工视网膜也已经问世,使用者要戴一个特制的眼镜,眼镜上面装有微型摄像机。

摄像机把图像信息传给光电换能器,光电换能器把它变成电信号,再传给阵列电极,然后阵列电极再通过视神经输入到大脑。

目前人工视网膜的效果没有人工耳蜗好,使用者可以看到杯子和盘子,可以看到运动的物体,但是还不能识别人脸

脑机接口还有一个方向就是运动输出,也就是用我们的意念来控制机器的运动


运动输出

当我们产生了一个运动意念时,大脑会发出神经冲动给运动神经。这是一个电信号,然后通过电信号传给机器,会使这些机器产生相应的动作

目前已经有很多截肢的患者,通过这些仿生肢体恢复了运动能力,他们可以用他们的机械臂来拿杯子、写字,可以取钥匙开门。

当然它还不能像正常人这么灵活,我们的身体非常灵巧,要让这些机器达到同样的水平还需要时间。

老年痴呆的治疗

接下来我想讲的是在不久的将来有可能变成现实的脑科学。

它们有理论基础,也有实验进展,只是有一些关键性的技术还没有突破。

比如部分神经和精神疾病的治疗、人和动物对话、记忆删除以及换头或者是换脑

我想特别提一下老年性痴呆症。

这是相关电影《猩球崛起》的一个片段。

影片里主人公的父亲患了老年性痴呆症,主人公从实验室里偷出了药品给父亲注射,第二天父亲就恢复了健康。

有没有这样神奇的药品?现在是没有的,如果有就太好了。

现在老年痴呆没有特效的药物,只能做一些症状的缓解。

得了这个病以后会有很多表现,比如记忆下降,情绪失常,甚至会慢慢地失去心智。

目前65岁以上人群的发病率是5%,我国的患者超过了700万人。

这种病的病因目前不明,有很多因素会造成这种疾病。

它有两个典型的病变,即神经纤维缠结和Aβ蛋白的沉积

如图所示,我们看到里边神经纤维发生了缠结,这个细胞的外面会有Aβ蛋白的沉积,也被称为脑里面的老年斑。


神经纤维缠结和Aβ蛋白的沉积

科学家想了很多办法来清除这样一些病变,比如以前发明了AD疫苗来清除Aβ蛋白

当时发明疫苗后,人们都欢欣鼓舞,觉得很快就可以治好这个疾病了。

但是到了临床试验阶段,有很多病人出现了严重的脑部炎症,这个试验被迫终止。

我们到底要怎么样治好这个疾病呢?我想借用大军事家孙子的几个观点。

首先,知己知彼,百战不殆

我们之所以没有发明一个更好的药物,就是因为我们还不知道它的病因和发病机制,而且这个疾病很可能是一组疾病,而不是一种疾病

所以我们必须要更清楚地了解它的机制,采取更有针对性的治疗

第二,调动敌人而不被敌人调动

比如一个疫苗它必须起作用,但是又不能引起不良反应

第三,先发制人

当我们的神经细胞已经出现了这种典型的病变,比如Aβ沉积、纤维缠结,这时再来进行治疗已经为时过晚。

所以我们要提前进行诊断,及早防止这些病变的发生。

我本人是学临床医学出身,后来改做神经生理研究,我也讲营养学和生理学,同时我写了不少科普书。

最近我有一本新的即将出版的书叫《青春密码》,是讲如何抗衰老。

其实抗衰老也是一个系统工程,要从各方面做起,包括我们的饮食、运动、睡眠、心理、环境等

只有从各方面培养良好的生活习惯,我们才能对抗衰老,才能防止疾病。

强人工智能是好事吗?

最后我想讲的是那些在遥远的未来可能变为现实的脑科学。一旦成为现实,人类会发生翻天覆地的变化。

比如强人工智能、不死之脑、人脑终极进化,还有移魂大法,也就是我们进到另外一个人的思维里面。

首先,我们来谈一谈强人工智能。

目前我们所使用的智能手机、智能家电还有无人驾驶、AlphaGo等,这些其实都属于弱人工智能。

什么是强人工智能?强人工智能就是要让机器具有人类的情感、理智和自我意识

比如电影《我,机器人》中的机器人桑尼,他就有人类的情感,他可以像人一样思考和选择。


电影《我,机器人》

这有没有可能实现呢?从我们目前的科学技术来看是不可能的

因为人为什么具有情感和理智,科学家并没有给出答案

我们只能通过脑成像知道它和什么脑区有关,再通过动物实验知道它和什么递质有关,但它到底是怎么形成的,我们目前并不清楚

神经元的这种电位变化是怎么形成人类心理活动的,这还无法解释

很多的器官功能都可以看作是细胞功能的叠加,但是脑的功能并不是脑细胞的叠加,两者之间差异很大。

退一万步说,即使机器具有了人类的情感和意志,对人很可能不是一件好事。它可以从自己的角度出发来对抗人类,争取自由。

2018年6月,中科院上海分院举办过一次研讨会,主要讲脑科学和人类的社会发展。

当时在场的大多数科学家都认为计算机不能、也不应该具有人类的情感和意志,人类也不要给自己增加这么大的麻烦

不死之脑与人的永生

在那次会议上,有一位老师是研究社会发展的,他提到了不死之脑以及人的永生。

大家想不想永生呢?

如果要永生,从脑科学来看,就必须要做脑移植

因为我们出生后,脑细胞的数目就基本固定,而且每年还会以1‰的速度死亡。所以如果我们活到1000岁,脑就没有了

我们要想不死的话,就要做脑移植、换脑,比如分期分批地移植神经干细胞

做了换脑以后还是不是自己呢?

如果把你的脑一下子换掉,当然就不再是自己了。如果是分期分批地换,脑细胞不断和你本人的意识接轨,储存你的记忆,那么你可能还是自己

但是这样一来,整个自然规律就被打破了,可能会出现很多意想不到的局面。

人脑终极进化

最后,我要讲的电影是上映于2014年的《超体》。

当时我看了这个电影后就产生了一个想法——写一部书来讲脑科学,因为我觉得这个电影里有很多跟脑科学相关的内容,当然有真有假。

后来我写了一本书叫《打开黑箱——通过36部经典电影解密脑科学》,通过电影来引出一个知识点,再展开叙述。

我们看一下这部带给我们灵感的影片片段,是关于潜能开发的。

影片中的女主角露西是因为一个药物,潜能从10%开发到100%。

现在有没有这样的药物?

科学家在想办法生产一些益智的药物,比如促进神经细胞的树突棘的发育,或者促进我们的神经递质的作用。当然,这样的药物目前还没有问世。

但是我们想一想,一旦这种药物被发明,会发生什么情况?

首先人可能会两极分化,有钱的人有可能会变得更加聪明。

另外,如果这个药物比较便宜,人人都可以吃的话,所有人都会变得很聪明,这个世界就会太完美了。

从我个人来说,其实我并不想看到这样一个场景。我觉得任何事情到了极致,很可能就是终点

大家如果喜欢看科幻电影就会发现一个特点——绝大多数的科幻电影描绘的都是一个充满灾难的未来,比如《生化危机》、《雪国列车》。

科学真的会使未来变得更好吗?

科学就是一个工具,如果我们合理地使用它,当然可以造福人类;但是如果我们滥用它,用在一些危险的领域,也可能会造成灾难

所以我们应该热爱科学,但不要迷信科学,认为科学一定是万能的。

祝愿人类的未来更加美好,谢谢!


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