世 界 上 首 次 发 现 大 脑 记 忆 "密 码"
(2005年4月) 据 中 国 消 息,戴 上 一 顶 精 密 的 "仪 器 帽", 就 能 在 电 脑 显 示 屏 上 清 楚 "读" 出 你 在 想 什 么, 这 种 科 幻 片 中 常 出 现 的 情 景, 日 前 在 上 海 华 东 师 范 大 学 上 演。 不 过, 戴 "帽 子" 的 是 灰 色 小 老 鼠。

据 报 道, 华 东 师 范 大 学 脑 功 能 基 因 组 学 研 究 所 副 教 授 林 龙 年 与 美 国 波 士 顿 大 学 的 钱 卓 教 授 合 作, 在 世 界 上 首 次 发 现 了 大 脑 记 忆 的 编 码 单 元 (encoding units), 并 使 人 类 能 够 通 过 仪 器 监 控, 直 接 看 到 大 脑 在 学 习 过 程 中 如 何 形 成 记 忆。 这 一 重 要 研 究 成 果 发 表 于 最 新 一 期 的 《美 国 科 学 院 院 报》(Proceedings of the National Academy of Science)。

为 了 获 取 大 脑 记 忆 的 "密 码", 科 学 家 设 计 了 一 个 简 单 的 "恐 怖 片", 让 几 只 试 验 用 的 小 鼠 充 当 主 角。 首 先 在 小 鼠 头 上 戴 一 个 特 殊 的 "帽 子", 这 是 研 究 小 组 研 制 出 的 世 界 上 最 轻 巧 的 精 细 微 电 极 推 进 器。 96 根 比 头 发 还 细 的 微 电 极 插 入 小 鼠 大 脑 的 海 马 区 (Hippocampus), 这 里 是 形 成 长 久 记 忆 的 关 键 区 域。 这 些 微 电 极 能 够 记 录 小 鼠 260 个 脑 神 经 元 的 活 动 情 况, 并 将 其 显 示 在 电 脑 屏 幕 上。

然 后, 科 学 家 设 置 了 三 个 恐 怖 情 节。 一 是 "月 黑 风 高 夜", 即 在 特 定 环 境 中 给 小 鼠 背 部 突 然 吹 一 股 冷 风, 让 它 毛 骨 悚 然; 二 是 "电 梯 失 控 下 坠", 把 小 鼠 放 在 特 制 的 小 电 梯 中, 做 自 由 落 体 下 降, 猛 然 着 地; 三 是 "地 震 刺 激", 小 鼠 被 放 在 特 制 小 电 梯 中, 然 后 电 梯 突 然 猛 烈 左 右 摇 晃。

钱 卓 博 士 说 : "由 于 这 些 经 历 能 够 产 生 令 人 难 忘 的 记 忆, 我 们 猜 想 大 脑 中 会 有 许 多 神 经 元 参 与 这 些 记 忆 的 编 码, 因 此 我 们 希 望 通 过 巧 妙 的 实 验 设 计 与 新 记 录 技 术 的 结 合, 来 探 索 和 破 译 大 脑 编 码 的 奥 秘。"

科 学 家 发 现, 小 鼠 每 次 经 历 "险 境" 时, 在 海 马 区 域 的 许 多 神 经 元 对 这 种 惊 吓 刺 激 果 然 有 着 各 种 各 样 的 放 电 反 应。 研 究 员 也 发 现, 一 小 撮 神 经 元 能 够 组 成 记 忆 编 码 的 神 经 网 络 单 元 (coding units), 对 于 相 同 的 刺 激, 这 一 小 撮 神 经 元 的 反 应 基 本 相 同; 而 对 于 另 一 些 刺 激, 这 一 小 撮 神 经 元 可 能 毫 无 反 应。

很 显 然, 现 在 可 以 推 断 出 这 些 不 同 的 神 经 网 络 单 元 可 能 对 应 不 同 的 感 受, 但 要 真 正 "读" 懂 这 个 小 鼠 的 "想 法", 难 度 非 常 大。 林 龙 年 也 认 为, 要 读 懂 这 些 密 码 是 整 个 实 验 中 最 艰 难 的 部 分。

制 造 "智 能 机 器 人"

在 分 析 了 大 量 的 神 经 元 活 动 情 况 之 后, 林 龙 年 和 其 同 事 终 于 "读" 懂 了 这 个 "天 书"。 他 们 现 在 已 可 根 据 小 鼠 神 经 元 的 活 动 情 况, 反 推 出 当 时 小 鼠 是 受 到 哪 种 惊 吓 刺 激, 正 确 率 100%。

虽 然 目 前 林 龙 年 的 实 验 对 象 只 是 小 鼠, 但 这 为 人 类 最 终 破 解 大 脑 的 记 忆 密 码 提 供 了 一 把 钥 匙。 因 为 人 脑 和 鼠 脑, 乃 至 世 界 上 大 多 数 哺 乳 动 物 大 脑 的 "海 马 区" 所 用 编 码 方 式 是 一 样 的, 因 此, 科 学 家 推 测, 人 的 大 脑 很 可 能 利 用 同 样 的 原 理 来 完 成 记 忆 之 外 的 其 他 高 级 认 知 功 能。

这 是 否 意 味 着, 以 后 在 人 的 脑 袋 上 也 戴 一 个 同 样 的 机 器 "帽 子", 我 们 就 可 坐 在 电 脑 前 "看" 他 在 想 些 什 么 ? 林 龙 年 表 示, 理 论 上 来 说 这 是 可 能 的, 但 从 技 术 操 作 上 难 度 太 大。 首 先, 人 类 大 脑 有 140 亿 个 神 经 元, 目 前 最 先 进 的 仪 器 也 只 能 读 到 小 鼠 的 260 个 神 经 元, 所 以 要 研 发 出 一 种 能 够 监 控 140 亿 个 神 经 元 的 "帽 子" 难 度 非 常 大。 其 次, 这 个 "帽 子" 要 戴 到 脑 子 里 面 去, 给 人 的 大 脑 插 上 电 极, 还 有 伦 理 和 实 际 操 作 方 面 的 困 难。

林 龙 年 表 示, 人 类 破 解 记 忆 "密 码" 仍 将 是 一 个 漫 长 的 过 程, 但 可 以 预 见, 一 旦 宛 如 "天 书" 般 的 大 脑 神 经 元 "密 码" 规 律 被 全 部 破 译, 就 意 味 着 能 迅 速 制 造 模 拟 人 脑 全 部 活 动 的 "智 能 机 器 人"。
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