段樹(shù)民：腦科學(xué)的發(fā)展對技術(shù)進(jìn)步和身心健康都有重要影響

12月18日-20日，2020網(wǎng)易未來(lái)大會(huì )在杭州盛大舉行。大會(huì )以“洞覺(jué) 未見(jiàn)”為主題，匯聚了全球最強大腦，期盼以遠見(jiàn)超越未見(jiàn)，去尋找打開(kāi)未來(lái)的鑰匙。

大會(huì )上，中國科學(xué)院院士、浙江大學(xué)醫藥學(xué)部主任段樹(shù)民在《腦與腦機融合》主題演講時(shí)表示，大腦是自然界最奇妙的產(chǎn)物，也是最復雜的產(chǎn)物?？茖W(xué)家有過(guò)共識，曾經(jīng)在《科學(xué)》雜志成立125周年時(shí)做過(guò)調查，25個(gè)沒(méi)有解決的最重要的科學(xué)問(wèn)題，第二個(gè)就是意識的神經(jīng)生物學(xué)基礎，第一個(gè)是宇宙是怎么產(chǎn)生的。

在談到人工智能對人類(lèi)的沖擊時(shí)，段樹(shù)民說(shuō)其有正面和有負面。負面的，以霍金為代表的，他的擔憂(yōu)也可能是很多人比較認可的，就是人工智能有沒(méi)有可能將來(lái)是災難性的，我們人類(lèi)控制不了它了。當然也有樂(lè )觀(guān)派，例如非常有理想的馬斯克，他現在也非常關(guān)心人的大腦如何能好好利用人工智能，叫腦機融合、腦機接口。他已經(jīng)做了一些技術(shù)上的突破。按照他的想法，最理想的狀態(tài)是，將來(lái)人的大腦可以很好的控制外界，不管人工智能多發(fā)達，外部機器多發(fā)達，人的大腦都可以很有效的控制它。如果要做到這一步，最基本的一個(gè)問(wèn)題就是你要精細解析大腦的信號，知道大腦是如何運作的。

段樹(shù)民說(shuō)，馬斯克這一看似瘋狂的想法并不是完全沒(méi)有可能性的。將來(lái)隨著(zhù)技術(shù)手段的發(fā)展，有可能通過(guò)腦機接口，逐步實(shí)現人腦和機器腦的融合。

此外，段樹(shù)民認為，現在的生活，如果和30年前、40年前相比，絕大部分人在物質(zhì)生活層面都會(huì )比那個(gè)年代好得多，但并不一定會(huì )覺(jué)得幸福感比那個(gè)時(shí)候高得多。主要的原因是幸福感是一種感覺(jué)，是腦的一個(gè)活動(dòng)狀態(tài)，并不完全和物質(zhì)成正比。所以，調控好我們的大腦具有普遍意義，對身心健康有重要的影響。

以下為段樹(shù)民演講實(shí)錄：

段樹(shù)民：非常榮幸能在網(wǎng)易未來(lái)大會(huì )上講一下腦科學(xué)，今天的主題是區塊鏈和人工智能，實(shí)際上這個(gè)領(lǐng)域我是外行，但我可以從腦科學(xué)的角度來(lái)談?wù)勗趺礃尤四X能夠和人工智能很好的、和平的相處，我們叫腦機融合！

我們知道大腦是自然界，可以說(shuō)是最奇妙的產(chǎn)物，也是最復雜的產(chǎn)物，我們曾經(jīng)認為大腦是很難以理解的?？茖W(xué)家有過(guò)共識，曾經(jīng)在《科學(xué)》雜志成立125周年時(shí)做過(guò)調查，25個(gè)沒(méi)有解決的最重要的科學(xué)問(wèn)題，第二個(gè)就是意識的神經(jīng)生物學(xué)基礎，第一個(gè)是宇宙是怎么產(chǎn)生的。

大腦是進(jìn)化的產(chǎn)物，可以看到大腦進(jìn)化了數億年，實(shí)際上我們人類(lèi)大腦，從靈長(cháng)類(lèi)到人類(lèi)進(jìn)化的時(shí)間并不久，現代人大概是20萬(wàn)年前出現，在歷史長(cháng)河中還不是那么久遠。但是人工智能發(fā)展也就一百年的時(shí)間。尤其是最近十年的發(fā)展，令我們非常震驚，在某些方面它的智能已經(jīng)超過(guò)我們人類(lèi)。下圍棋，甚至其他一些事情大大超過(guò)人類(lèi)。因此，它對我們的沖擊也是非常巨大的?？梢哉f(shuō)在過(guò)去這些年，腦科學(xué)的研究和人工智能的研究這兩個(gè)領(lǐng)域其實(shí)是交融非常少的，基本上研究人工智能的不太關(guān)心腦子是如何工作的。我們研究大腦的人，也不太懂人工智能。唯一有個(gè)交叉點(diǎn)，人工智能這些年應用了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )和深度學(xué)習，可能和我們大腦開(kāi)始研究的行為，科學(xué)家提供一些理論學(xué)說(shuō)，有那么一些貢獻。但這兩個(gè)學(xué)科基本上還是交叉的很少。

人們對人工智能發(fā)展的看法其實(shí)是兩方面的，有正面的，有負面的。負面的，以霍金為代表的，他的擔憂(yōu)也可能是很多人比較認可的，就是人工智能有沒(méi)有可能將來(lái)是災難性的，我們人類(lèi)不能控制它了。當然也有樂(lè )觀(guān)派，例如非常有理想的馬斯克，他現在也非常關(guān)心人的大腦如何能好好利用人工智能，叫腦機融合、腦機接口。他已經(jīng)做了一些技術(shù)上的突破。按照他的想法，最理想的狀態(tài)是，將來(lái)人的大腦可以很好的控制外界，不管人工智能多發(fā)達，外部機器多發(fā)達，人的大腦都可以很有效的控制它。

如果做到這一步，最基本的一個(gè)東西就是你要解析大腦的信號，知道大腦是如何運作的。只有解析好大腦，我們才知道如何將大腦的指令很好地傳到外部?jì)x器。解析大腦實(shí)際上也是我們腦科學(xué)這些年不懈努力的工作?？茖W(xué)家們曾認為如果將來(lái)的研究做到極致的話(huà)，我們應該能夠在分子細胞微觀(guān)水平上解釋大腦各種功能的工作機理，包括最神秘的意識。我們每個(gè)人都不一樣，性格各異，所具有的特長(cháng)也是各異的。如果真正能把大腦解析清楚的話(huà)，這些特異的，每個(gè)人不一樣的地方，其實(shí)就是負責某一特異功能那一塊的神經(jīng)元集群及其聯(lián)系、以及相關(guān)的分子事件是不一樣的。按照還原論，我們最終是能從分子細胞水平來(lái)解釋智能的活動(dòng)。

腦科學(xué)的研究在過(guò)去這些年主要從大致兩個(gè)方面進(jìn)行的：一個(gè)是微觀(guān)的分子細胞水平；另一個(gè)就是宏觀(guān)的系統，心理認知這個(gè)水平。這兩個(gè)水平的研究都可以說(shuō)取得比較大的進(jìn)展，尤其是微觀(guān)水平，我們現在對在微觀(guān)上神經(jīng)元怎么處理信號，是怎么發(fā)放信號，這些已經(jīng)研究的非常清楚。在系統和認知功能上，我們也研究出一些規律，但是我們仍然做不到還原論的看法，不知道這些功能是怎么樣從分子細胞水平來(lái)完成這些系統的功能。最主要的原因就是缺乏一個(gè)中間的環(huán)節，我們叫神經(jīng)環(huán)路。人工智能領(lǐng)域稱(chēng)為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )，正是在這個(gè)網(wǎng)絡(luò )水平的活動(dòng)才是大腦工作機理的關(guān)鍵，而我們對它了解的很少。為什么很少，主要是缺乏手段，神經(jīng)環(huán)路太復雜了。我們人的大腦有上千億個(gè)神經(jīng)元，每個(gè)神經(jīng)元又和成千上萬(wàn)其他的神經(jīng)元發(fā)生聯(lián)系。所以過(guò)去科學(xué)家曾經(jīng)認為這是不可能了解清楚的，基本上是放棄的。要么就去研究非常微觀(guān)的東西，要么就研究宏觀(guān)的，把它作為一個(gè)黑匣子來(lái)處理。但是近些年，腦科學(xué)領(lǐng)域有些技術(shù)的突破，這也是交叉科學(xué)合作的結果，使得科學(xué)家認為我們現在有可能對神經(jīng)環(huán)路進(jìn)行比較好的解析，這一系列技術(shù)我就不詳細說(shuō)了。

一個(gè)有代表性的技術(shù)突破就是光遺傳學(xué)，什么意思呢，可以把一個(gè)外界的對光敏感的通道通過(guò)遺傳學(xué)的方法，可以把它轉基因到特定的神經(jīng)環(huán)路里特定神經(jīng)細胞上，然后就能對這個(gè)環(huán)路進(jìn)行解析，甚至對它的行為學(xué)進(jìn)行解析。和它相對應的還有其他一系列技術(shù)，包括形態(tài)學(xué)上的顯微成像技術(shù)的發(fā)展，神經(jīng)元聯(lián)系的可視化追蹤等等手段，可以從功能上和形態(tài)上對神經(jīng)環(huán)路進(jìn)行精細的解析。這樣的話(huà)，使得科學(xué)家有信心對動(dòng)物復雜的腦功能機制進(jìn)行詳細的環(huán)路解析。

腦的功能研究也有幾個(gè)層次，如果從行為學(xué)來(lái)研究，可以是簡(jiǎn)單感覺(jué)運動(dòng)，我們覺(jué)得感覺(jué)運動(dòng)很復雜，其實(shí)對腦功能來(lái)說(shuō)是最簡(jiǎn)單的功能。復雜的功能，如高級認知功能，也是大腦的新皮層的功能，包括邏輯思維、抉擇、學(xué)習記憶。人工智能的邏輯計算所模擬的智能主要是這方面的。在進(jìn)化上人類(lèi)新皮層是近幾十萬(wàn)年的結果。但是中間環(huán)節的本能行為則是大腦數億年進(jìn)化的結果，而且高度保守，一直到人類(lèi)還在發(fā)揮重要作用。但過(guò)去的研究非常少，主要也是研究手段的限制。本能行為其實(shí)非常重要，對我們的潛意識、我們意識不到的東西發(fā)揮很重要的作用。另外它也是目前人工智能所不具備的功能。手人工智能遇到的計算瓶頸就是高能耗、依賴(lài)大數據學(xué)習。而這些恰恰是本能行為的優(yōu)勢，大多數本能行為都是生來(lái)就有的，或者只需要經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的學(xué)習，不需要大樣本學(xué)習就可以高效運行。另外，它的耗能也是非常少，這些都是人工智能需要向大腦學(xué)習的地方。

在心理學(xué)的研究中，我們知道弗洛伊德對夢(mèng)的解析。那時(shí)候他遇到問(wèn)題，他要解析的東西其實(shí)都是本能的行為。他是個(gè)精神科醫生。遇到了很多病人出現的問(wèn)題其實(shí)就是現在所說(shuō)的焦慮癥、抑郁癥。他們的主訴可以是全身的癥狀，主要的功能就是本能功能出現的障礙和問(wèn)題。這些問(wèn)題過(guò)去沒(méi)有神經(jīng)科學(xué)辦法去研究，所以要通過(guò)精神分析和心理學(xué)手段進(jìn)行研究和判斷。

本能功能出現的問(wèn)題，在現代社會(huì )產(chǎn)生越來(lái)越重要的影響，對我們身心健康影響可以非常廣泛。社會(huì )節奏的加快、競爭壓力的增加，使得神經(jīng)精神疾病的發(fā)病率越來(lái)越高，在中國的疾病總負擔中已經(jīng)占20%，超過(guò)癌癥和心血管疾病。所以腦科學(xué)的研究的意義，無(wú)論對基礎、交叉學(xué)科還是實(shí)際臨床應用上都是非常重要的。

下面簡(jiǎn)單舉一個(gè)本能行為的例子——恐懼。如先天性恐懼，最著(zhù)名的例子是老鼠怕貓，小老鼠不一定被貓咬過(guò)，它生下來(lái)就會(huì )怕貓，當然恐懼也會(huì )后天性，如一次被蛇咬，十年怕井繩?？謶謱ι?，包括到人類(lèi)都有重要影響?，F在很多焦慮，你為什么焦慮？就是你在害怕一些東西，所以恐懼的情緒對我們的身心健康會(huì )有很大影響。

這種情緒，你能否解析甚至控制它？其實(shí)我們在動(dòng)物里面可以做得很好。這個(gè)圖像里面用TMT這三個(gè)字標記燒杯，燒杯里面放的液體是含有小鼠天敵的味道，就是狐貍尿或者貓尿的味道，它聞到這種氣味就一點(diǎn)都不敢動(dòng)。我們找到腦內的某個(gè)部位的一些神經(jīng)細胞，讓他們表達光敏感通道，就可以用光控制他們的活動(dòng)。你可以發(fā)現用光刺激它們，就可以讓小鼠克服恐懼心理，它可以向周?chē)苋ヌ剿鳝h(huán)境，可以看到非常有效地控制了恐懼行為。光滅了以后，它聞到氣味又躲避，恐懼行為又出現了。

反過(guò)來(lái)我們可以控制另外一群神經(jīng)細胞，刺激它們后則會(huì )產(chǎn)生恐懼行為。小鼠本來(lái)是自由活動(dòng)的，但當光刺激這些神經(jīng)元時(shí)，小鼠馬上就不敢動(dòng)，產(chǎn)生本能的恐懼反應。

我們已經(jīng)可以在動(dòng)物里面對各種行為進(jìn)行精細的解析和調控。將來(lái)是否可以造福于人類(lèi)，比如人類(lèi)的焦慮抑郁癥？當然不能埋光纖，所以科學(xué)家們想辦法用無(wú)創(chuàng )的方法來(lái)調控腦的特定部位，比如聚焦超聲和其他一些辦法。將來(lái)隨著(zhù)我們技術(shù)手段的發(fā)展，有可能做到通過(guò)腦機接口實(shí)現人腦和外界機器腦的融合，不但發(fā)揮腦的巨大的功能，也可以讓我們的大腦處于一個(gè)很好的狀態(tài)。其實(shí)我們大腦能夠產(chǎn)生內源性獎賞物質(zhì)，使得我們處于一個(gè)良好的狀態(tài)，做事情會(huì )有動(dòng)力；但如果發(fā)生抑郁癥，這些物質(zhì)就不分泌，就會(huì )產(chǎn)生問(wèn)題。當然如果過(guò)度去刺激它也會(huì )出現問(wèn)題，如吸毒，就是過(guò)度刺激這個(gè)系統，最終造成成癮。我們提出一個(gè)概念就是“幸福腦”，我們對幸福是一種感覺(jué)，是你的一種認識，而不是絕對依靠物質(zhì)生活。絕對的物質(zhì)生活再豐富，也不一定愉快?，F在的生活，如果和30年前、40年前相比，絕大部分人在物質(zhì)生活層面都會(huì )比那個(gè)年代好得多，但并不一定會(huì )覺(jué)得幸福感比那個(gè)時(shí)候高得多。主要的原因是幸福感是一種感覺(jué)，是腦的一個(gè)活動(dòng)狀態(tài)，并不完全和物質(zhì)成正比。所以，調控好我們的大腦具有普遍意義，對身心健康有重要的影響。

我就講這些，謝謝大家！

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