段樹民：腦科學的發(fā)展對技術(shù)進步和身心健康都有重要影響

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

大會上，中國科學院院士、浙江大學醫(yī)藥學部主任段樹民在《腦與腦機融合》主題演講時表示，大腦是自然界最奇妙的產(chǎn)物，也是最復(fù)雜的產(chǎn)物?？茖W家有過共識，曾經(jīng)在《科學》雜志成立125周年時做過調(diào)查，25個沒有解決的最重要的科學問題，第二個就是意識的神經(jīng)生物學基礎(chǔ)，第一個是宇宙是怎么產(chǎn)生的。

在談到人工智能對人類的沖擊時，段樹民說其有正面和有負面。負面的，以霍金為代表的，他的擔憂也可能是很多人比較認可的，就是人工智能有沒有可能將來是災(zāi)難性的，我們?nèi)祟惪刂撇涣怂?。當然也有樂觀派，例如非常有理想的馬斯克，他現(xiàn)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，最基本的一個問題就是你要精細解析大腦的信號，知道大腦是如何運作的。

段樹民說，馬斯克這一看似瘋狂的想法并不是完全沒有可能性的。將來隨著技術(shù)手段的發(fā)展，有可能通過腦機接口，逐步實現(xiàn)人腦和機器腦的融合。

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

以下為段樹民演講實錄：

段樹民：非常榮幸能在網(wǎng)易未來大會上講一下腦科學，今天的主題是區(qū)塊鏈和人工智能，實際上這個領(lǐng)域我是外行，但我可以從腦科學的角度來談?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，可以說是最奇妙的產(chǎn)物，也是最復(fù)雜的產(chǎn)物，我們曾經(jīng)認為大腦是很難以理解的?？茖W家有過共識，曾經(jīng)在《科學》雜志成立125周年時做過調(diào)查，25個沒有解決的最重要的科學問題，第二個就是意識的神經(jīng)生物學基礎(chǔ)，第一個是宇宙是怎么產(chǎn)生的。

大腦是進化的產(chǎn)物，可以看到大腦進化了數(shù)億年，實際上我們?nèi)祟惔竽X，從靈長類到人類進化的時間并不久，現(xiàn)代人大概是20萬年前出現(xiàn)，在歷史長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)超過我們?nèi)祟?。下圍棋，甚至其他一些事情大大超過人類。因此，它對我們的沖擊也是非常巨大的?？梢哉f在過去這些年，腦科學的研究和人工智能的研究這兩個領(lǐng)域其實是交融非常少的，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。唯一有個交叉點，人工智能這些年應(yīng)用了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和深度學習，可能和我們大腦開始研究的行為，科學家提供一些理論學說，有那么一些貢獻。但這兩個學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，他的擔憂也可能是很多人比較認可的，就是人工智能有沒有可能將來是災(zāi)難性的，我們?nèi)祟惒荒芸刂扑恕．斎灰灿袠酚^派，例如非常有理想的馬斯克，他現(xiàn)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儀器。解析大腦實際上也是我們腦科學這些年不懈努力的工作。科學家們曾認為如果將來的研究做到極致的話，我們應(yīng)該能夠在分子細胞微觀水平上解釋大腦各種功能的工作機理，包括最神秘的意識。我們每個人都不一樣，性格各異，所具有的特長也是各異的。如果真正能把大腦解析清楚的話，這些特異的，每個人不一樣的地方，其實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解釋智能的活動。

腦科學的研究在過去這些年主要從大致兩個方面進行的：一個是微觀的分子細胞水平；另一個就是宏觀的系統(tǒng)，心理認知這個水平。這兩個水平的研究都可以說取得比較大的進展，尤其是微觀水平，我們現(xiàn)在對在微觀上神經(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(tǒng)和認知功能上，我們也研究出一些規(guī)律，但是我們?nèi)匀蛔霾坏竭€原論的看法，不知道這些功能是怎么樣從分子細胞水平來完成這些系統(tǒng)的功能。最主要的原因就是缺乏一個中間的環(huán)節(jié)，我們叫神經(jīng)環(huán)路。人工智能領(lǐng)域稱為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，正是在這個網(wǎng)絡(luò)水平的活動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(fù)雜了。我們?nèi)说拇竽X有上千億個神經(jīng)元，每個神經(jīng)元又和成千上萬其他的神經(jīng)元發(fā)生聯(lián)系。所以過去科學家曾經(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的東西，要么就研究宏觀的，把它作為一個黑匣子來處理。但是近些年，腦科學領(lǐng)域有些技術(shù)的突破，這也是交叉科學合作的結(jié)果，使得科學家認為我們現(xiàn)在有可能對神經(jīng)環(huán)路進行比較好的解析，這一系列技術(shù)我就不詳細說了。

一個有代表性的技術(shù)突破就是光遺傳學，什么意思呢，可以把一個外界的對光敏感的通道通過遺傳學的方法，可以把它轉(zhuǎn)基因到特定的神經(jīng)環(huán)路里特定神經(jīng)細胞上，然后就能對這個環(huán)路進行解析，甚至對它的行為學進行解析。和它相對應(yīng)的還有其他一系列技術(shù)，包括形態(tài)學上的顯微成像技術(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)路進行精細的解析。這樣的話，使得科學家有信心對動物復(fù)雜的腦功能機制進行詳細的環(huán)路解析。

腦的功能研究也有幾個層次，如果從行為學來研究，可以是簡單感覺運動，我們覺得感覺運動很復(fù)雜，其實對腦功能來說是最簡單的功能。復(fù)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。在進化上人類新皮層是近幾十萬年的結(jié)果。但是中間環(huán)節(jié)的本能行為則是大腦數(shù)億年進化的結(jié)果，而且高度保守，一直到人類還在發(fā)揮重要作用。但過去的研究非常少，主要也是研究手段的限制。本能行為其實非常重要，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、依賴大數(shù)據(jù)學習。而這些恰恰是本能行為的優(yōu)勢，大多數(shù)本能行為都是生來就有的，或者只需要經(jīng)過簡單的學習，不需要大樣本學習就可以高效運行。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習的地方。

在心理學的研究中，我們知道弗洛伊德對夢的解析。那時候他遇到問題，他要解析的東西其實都是本能的行為。他是個精神科醫(yī)生。遇到了很多病人出現(xiàn)的問題其實就是現(xiàn)在所說的焦慮癥、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(xiàn)的障礙和問題。這些問題過去沒有神經(jīng)科學辦法去研究，所以要通過精神分析和心理學手段進行研究和判斷。

本能功能出現(xiàn)的問題，在現(xiàn)代社會產(chǎn)生越來越重要的影響，對我們身心健康影響可以非常廣泛。社會節(jié)奏的加快、競爭壓力的增加，使得神經(jīng)精神疾病的發(fā)病率越來越高，在中國的疾病總負擔中已經(jīng)占20%，超過癌癥和心血管疾病。所以腦科學的研究的意義，無論對基礎(chǔ)、交叉學科還是實際臨床應(yīng)用上都是非常重要的。

下面簡單舉一個本能行為的例子——恐懼。如先天性恐懼，最著名的例子是老鼠怕貓，小老鼠不一定被貓咬過，它生下來就會怕貓，當然恐懼也會后天性，如一次被蛇咬，十年怕井繩?？謶謱ι铮ǖ饺祟惗加兄匾绊憽，F(xiàn)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有很大影響。

這種情緒，你能否解析甚至控制它？其實我們在動物里面可以做得很好。這個圖像里面用TMT這三個字標記燒杯，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都不敢動。我們找到腦內(nèi)的某個部位的一些神經(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。你可以發(fā)現(xiàn)用光刺激它們，就可以讓小鼠克服恐懼心理，它可以向周圍跑去探索環(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(xiàn)了。

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

我們已經(jīng)可以在動物里面對各種行為進行精細的解析和調(diào)控。將來是否可以造福于人類，比如人類的焦慮抑郁癥？當然不能埋光纖，所以科學家們想辦法用無創(chuàng)的方法來調(diào)控腦的特定部位，比如聚焦超聲和其他一些辦法。將來隨著我們技術(shù)手段的發(fā)展，有可能做到通過腦機接口實現(xiàn)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很好的狀態(tài)。其實我們大腦能夠產(chǎn)生內(nèi)源性獎賞物質(zhì)，使得我們處于一個良好的狀態(tài)，做事情會有動力；但如果發(fā)生抑郁癥，這些物質(zhì)就不分泌，就會產(chǎn)生問題。當然如果過度去刺激它也會出現(xiàn)問題，如吸毒，就是過度刺激這個系統(tǒng)，最終造成成癮。我們提出一個概念就是“幸福腦”，我們對幸福是一種感覺，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。現(xiàn)在的生活，如果和30年前、40年前相比，絕大部分人在物質(zhì)生活層面都會比那個年代好得多，但并不一定會覺得幸福感比那個時候高得多。主要的原因是幸福感是一種感覺，是腦的一個活動狀態(tài)，并不完全和物質(zhì)成正比。所以，調(diào)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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