|
智力开发 |
|
 |
|
|
|
|
| |
|
|
| |
大脑记忆密码
|
|
| |
林龙年博士说，人类大脑是一个由约140亿个神经元组成的繁复的神经网络。但过去我们只能间接地通过对人的行为的测试来观测脑记忆的形成，即使像我们大家熟知的脑电图、核磁共振等检测仪器，也只能观察到大脑活动的一个“笼统”情况。
如今他们的这项发现，就如同为人们观察大脑活动搭建了一个直观的“平台”，即通过检测大脑编码单元的活动状态直接解读大脑在学习过程中记忆的形成。
96根微电极插入小鼠“海马”
林龙年问记者，你知道“海马”吗？这是一个与记忆密切相关的大脑结构，因其形似海马而得名；它负责将人们新的经历转化为长期的记忆。海马受损的病人会日复一日津津有味地阅读同一张报纸，还总觉得自己是在看新闻(这一研究的另一位主持者钱卓，于1999年率研究小组，正是通过调节小鼠的海马和前脑中的NR2B基因，在普林斯顿大学制造了著名的“聪明鼠”，揭示了学习与记忆过程中的重要分子机制)。
那么，记忆在神经网络的层次上又是如何编码的呢？换句话说，记忆在大脑中的物理形式是怎样的呢？为了获得这个对揭示大脑工作原理至关重要的答案，林龙年与钱卓一起，花了整整两年，运用最新的高密度多通道在体记录技术，以小鼠为对象进行了一系列的研究。
小鼠海马脑区只有半粒米大小，为了尽可能多地观测到单个神经元的活动情况，研究小组研制了世界上最轻巧的精细微电极推进器，把96根比头发还细得多的微电极插入小鼠的海马区域，成功地记录到了多达几百个神经元的活动情况??传统的方法在小鼠上只能记录到几个至二十几个神经元。
“这一步非常重要，”林龙年博士介绍说，“假如只能观察到几个神经元，就谈不上对神经元群体的编码进行分析了。”
接下来，研究人员设计了几种新颖的行为模式来研究小鼠的神经编码，一种是在特定环境中给小鼠背部突然吹上一阵冷风，就像武侠小说中描写的在月黑风高之夜，一阵突如其来的嗖嗖阴风会使人顿感毛骨悚然一样，小鼠对这样的刺激会感到惊恐。
另一种有趣的模式是，把小鼠放在特制的小电梯中做自由落体下降，如同人们在乘坐的电梯突然失控坠落的过程中所获得的记忆会刻骨铭心一样，小鼠对这种极其刺激的经验也会印象深刻。“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。”
其后的实验观察发现，小鼠的海马区对这种惊吓刺激果然有着各种各样的放电反应，根据它们的反应特征，研究人员发现这些神经元组成了记忆编码的神经网络单元。
更有意义的是，这些编码单元通过它们的激活状态可以把任何一种惊吓经历转化成一串二进制数字，这种数字化的编码形式使得科学家们能够对不同的个体乃至不同种群动物的大脑编码活动进行直接的比较和分析。在观察到了这一有趣的编码方式后，钱卓教授曾感慨地说：“大脑记忆系统这种精美的操作设计真令人叹服！”
人类的记忆到底在哪里？它在大脑的哪个层面存在？它是如何获得、巩固并被回忆的？昨天，41岁的林龙年博士站在华东师大上海脑功能基因组学研究所里宣布，他和美国波士顿大学的钱卓教授在世界上首次发现了大脑记忆的编码单元，这被认为是为解读人类大脑密码提供了可能性。
记忆在哪产生？
“我们在大脑神经元网络层面发现了记忆活动。”在进行了2年半的实验研究后林龙年说，这个神经元网络层面的首个记忆研究成果，可能会对将来人类发现大脑秘密提供一把钥匙。
大脑中的神经元网络活动直接决定人类行为。目前世界上对人脑的研究在底层的基因分子层面和突触(神经元连接点)、神经元网络以及行为层面同步展开。
可适用于人类读人类思维理论可行
虽然目前林龙年的实验对象只是小鼠，但是，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”所用编码方式都是一样的，因此，科学家们推测，人的大脑很可能利用同样的原理来完成记忆之外的其它高级认知功能。
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”，然后我们就可以坐在电脑前“看”他在想些什么？林龙年表示这从理论上来说是可能的，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。
人脑记忆破解可研制独立思考机器人
一旦人类大脑的记忆原理完全被破解，就可以据此研制出具有人类思维方式的机器人，他们能够独立思考，懂得联想，甚至有情有义。这种前景让人又喜又忧，可能是美丽的画卷，也可能给人类带来灭顶之灾。当然，这种构想还非常遥远，但却再次证明了科学是把双刃剑。
“咔嗒、咔嗒———”这不是小闹钟的秒针走过的声音，而是一只灰色的小老鼠“思考”的声音。记者昨天在林龙年副教授的实验室中，通过仪器听到了小鼠大脑神经元的活动声，努力听懂这种声音，就是科学家们正在从事的研究项目。
小鼠头上插着一个特制的精细微电极推进器，这是监控它大脑活动的“探头”。为了帮小鼠“减负”，科学家在这个推进器上方系了一个老虎形状的大气球，免得压得小鼠抬不起头来。
这只小鼠正在自己的“窝”里玩玩具———几个木制的汽车、娃娃。从显示器上看，它的大脑神经元活动很平静，“咔嗒咔嗒”的神经元活动声也很均匀。这时，林龙年伸手过去，它机警地躲开，而显示屏上显示的神经元活动立即密集起来，很多原来未激活的神经元都活跃起来，“咔嗒”声的节奏也有所变化。看来，小鼠对于敌人“入侵”产生了一些“想法”。
林龙年坦言，目前他们也没有完全读懂小鼠的心思，只有几种特定的惊吓情况能够读懂，而一些平和的情绪还有待研究。
|
|
| |
| 发 布 者： |
admin |
添 加 时 间： |
2008/2/17 |
点 击 数： |
874 |
|
|
| |
|
|
|
|
当前位置：