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我們(men) 都知道大腦才是產(chan) 生思想和感受的器官,但是曆史上 “在大部分時間裏,我們(men) 都認為(wei) 心,而不是腦,才是產(chan) 生思想和感受的基本器官”。
在蒙昧時代,科學家與(yu) 智者們(men) 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(ya) 史詩裏提到情緒和感受發源於(yu) 心髒;古希臘的亞(ya) 裏士多德認為(wei) ,心髒才是產(chan) 生感覺與(yu) 情緒的器官;中國古代的先賢也持類似的觀點,所以我們(men) 才會(hui) 有“傷(shang) 心”“心碎”等描述情緒的詞語。
單純根據我們(men) 的直觀感受,情緒波動的時候心髒的跳動好像確實會(hui) 發生相應的改變,所以得出這種結論並不奇怪。
進入啟蒙時期後,人類對於(yu) 大腦的認知有了很大的發展。
17至18世紀,除了有引發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麵紗——電的研究。
到18世紀末,路易吉·伽伐尼、亞(ya) 曆山德羅·伏打等意大利科學家率先揭示了生物體(ti) 中電的奇妙力量。大腦控製身體(ti) 的秘密終於(yu) 被找到了,那就是生物電。
在啟蒙時代的兩(liang) 三百年時間裏,科學家建立起了包括生物電、功能分區等在內(nei) 的一係列關(guan) 於(yu) 大腦的基本星空体育官网入口网站框架。
而大腦研究真正成為(wei) 科學的一個(ge) 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(ge) 革命性的發現,是20世紀初西班牙神經解剖學家聖地亞(ya) 哥·拉蒙·卡哈爾提出的神經元學說。
英國科學家艾倫(lun) ·霍奇金和安德魯·赫胥黎,發現了霍奇金-赫胥黎方程。這個(ge) 方程式解釋了神經元放電的基本規律。這個(ge) 真正革命性的發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。
此後還有: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(guan) 成癮的一係列神經化學發現,比如對多巴胺、阿片受體(ti) 等的研究。
西班牙神經解剖學先驅聖地亞(ya) 哥·拉蒙·卡哈爾(1852—1934)的自拍照片,他正坐在實驗室裏。卡哈爾於(yu) 1906 年獲諾貝爾獎
在20世紀的腦科學研究中,還有一個(ge) 非常重要的分支,那就是試圖運用機器來模擬並接近人類的智能。這個(ge) 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、電活動的工作原理並擁有不斷增強的計算機算力後,接下來要做的就是展開探索大腦最重要奧秘的攻堅戰了。
本圖來自埃裏克·喬(qiao) 納斯和康拉德·保羅·科爾丁發表於(yu) 2017 年的一篇論文,他們(men) 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)一幅繪製於(yu) 1991 年的示意圖,展示了獼猴視覺係統的複雜性(正是這幅圖促使弗朗西斯·克裏克呼籲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,就在致力於(yu) 探索這些問題。
記憶是怎麽(me) 形成並存儲(chu) 的?
情感是怎麽(me) 產(chan) 生的?
意識是怎麽(me) 讓我們(men) 與(yu) 眾(zhong) 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。對於(yu) 這些問題,我們(men) 目前還沒有令所有人滿意的答案。我們(men) 都在期待真正“革命性”發現的到來。
大腦讓人類成為(wei) 萬(wan) 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(yu) 之相關(guan) 的人工智能和腦機接口技術不僅(jin) 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(hui) 未來的科學和技術。
世界的主要科技強國,都在舉(ju) 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(lin) 床轉化。
同樣在2013年,歐洲也推出了自己的人類腦計劃。
緊隨其後的是2014年推出腦計劃的日本。
韓國和澳大利亞(ya) 也於(yu) 2016年啟動腦計劃。
我國的腦計劃2014年提出,醞釀6年多,在去年終於(yu) 落地。預計未來幾年,中國腦計劃可能會(hui) 有數百億(yi) 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複“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(wei) 腦機接口會(hui) 使通信更方便、更快捷,甚至會(hui) 改變我們(men) 的交流方式,人類將不再需要使用傳(chuan) 統語言;
他還希望,通過腦機接口,我們(men) 能把自己的“記憶”、“意識”直接導出,或許有一天我們(men) 可以用U盤、存儲(chu) 卡來儲(chu) 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(cong) 誕生之日起就爭(zheng) 議不斷。
2020年為(wei) “豬腦植入芯片”舉(ju) 行盛大的產(chan) 品發布會(hui) ,引爆媒體(ti) 議論,卻被腦科學專(zhuan) 家指出不是新技術,“沒有展現神經解碼方麵的任何重大進展”;
而且馬斯克也承認,目前腦機接口技術還處於(yu) 早期階段。
馬斯克認為(wei) 至少需要十年的時間才能真正解決(jue) 腦損傷(shang) 和脊柱損傷(shang) 的難題。
因此腦機接口是一個(ge) 投入很大,短期內(nei) 難以取得巨大突破的領域。
當前人工耳蝸是最成功、臨(lin) 床上最廣泛應用的腦機接口技術,此外,腦機接口在醫療康複上取得的成果還有,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製。在治療抑鬱症、阿爾茨海默症等方麵,腦機接口也被寄予厚望。
凱茜·哈欽森在中風後四肢癱瘓。在美國布朗大學約翰·多諾休的實驗室裏,她正用腦控製一個(ge) 機械臂來吃蘋果。這是十幾年來她第一次能夠靠自己進食。她在之後表示:“控製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係統的工作機製,希望有朝一日我們(men) 能:
● 解決(jue) 目前讓醫生和科學家都束手無策的眾(zhong) 多腦疾病——阿爾茨海默病、精神分裂症、自閉症等等;
● 用計算機來模擬大腦的工作過程,實現類腦計算,促進人工智能的發展;
● 掌握腦機接口技術,讓癱瘓的病人支配肢體(ti) 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(chuan) 意識與(yu) 記憶的場景......
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