據(jù)國(guó)外媒體近日?qǐng)?bào)道,，人類是否能像電腦處理數(shù)據(jù)一樣,，上傳并保存自己的記憶？科學(xué)家現(xiàn)在的答案仍是否定的,。不過(guò),，在下一個(gè)十年這或許就會(huì)成為可以觸摸的現(xiàn)實(shí)。隨著神經(jīng)科學(xué)的新發(fā)現(xiàn)層出不窮,，以及計(jì)算機(jī)科學(xué)和人工智能等領(lǐng)域日新月異的發(fā)展,，我們或許很快就能見到這些科幻小說(shuō)里的事物變成可能。
不久前出爐的兩個(gè)高調(diào)的科學(xué)計(jì)劃也為這一構(gòu)想提供了動(dòng)力,。今年2月份,，美國(guó)總統(tǒng)奧巴馬宣布將投資10美元，用于探索人類大腦工作機(jī)制,、繪制大腦活動(dòng)全圖的計(jì)劃；歐盟則宣布了一項(xiàng)投資13億美元的計(jì)劃,，用于在硅基質(zhì)上構(gòu)建一個(gè)人類大腦,。這些計(jì)劃與將記憶上傳到電腦的構(gòu)想一樣，都顯示了人類在腦科學(xué)領(lǐng)域的野心勃勃,。不過(guò)在這些計(jì)劃實(shí)現(xiàn)之前,，神經(jīng)科學(xué)家必須先搞清楚我們的記憶是存在于哪里，如何工作。
“這顯然超出了今天我們所具備的能力,，”美國(guó)南加州大學(xué)神經(jīng)科學(xué)家泰德·伯杰(Ted Berger)說(shuō),，“但毫無(wú)疑問(wèn)，我們正開始探索如何復(fù)制大腦中的某些屬性,，以及復(fù)制某些特定大腦的屬性,。在幾十年內(nèi)，我們會(huì)得到有關(guān)這些問(wèn)題的答案,。”
泰德·伯杰與來(lái)自維克弗斯特大學(xué)的山姆·戴德懷勒(Sam Deadwyler)正在進(jìn)行實(shí)驗(yàn),，通過(guò)電信號(hào)刺激老鼠海馬體的特定部位，他們希望能把記憶植入到老鼠大腦中,。“我們所能看到的,，就是大腦會(huì)針對(duì)某個(gè)物體的空間和時(shí)間，作出特定的活動(dòng)模式,，”泰德·伯杰說(shuō),，“如果一只動(dòng)物能記住一個(gè)紅牛罐頭，而不是可樂(lè)罐,，那就意味著二者在空間和時(shí)間上存在差異,。這是我們第一次可以在不同的記憶模式中尋找出這種差異。”
泰德·伯杰稱,，他們能夠使海馬體失去能力,，從而阻止記憶的形成，之后再用電擊刺激海馬體的特定區(qū)域,，便能創(chuàng)造出“新”的記憶,。“我們已經(jīng)在猴子和老鼠的身上試驗(yàn)成功，”他說(shuō),，“我認(rèn)為在人類身上也能做到,。”
在麻省理工學(xué)院，埃德·博伊登(Ed Boyden)所領(lǐng)導(dǎo)的合成神經(jīng)生物學(xué)小組正在為探索大腦研制新的工具,。幾年之前,，博伊登及其同事在藻類中發(fā)現(xiàn)了一種可以將光能轉(zhuǎn)化為電能的蛋白質(zhì)。這種蛋白質(zhì)被稱為光敏蛋白(channel rhodopsin,，又被稱為光敏感通道),，當(dāng)它被引入到特定的神經(jīng)細(xì)胞中時(shí)，便使細(xì)胞具有被光觸發(fā)的特性,。通過(guò)這種方法,，神經(jīng)細(xì)胞的活動(dòng)模式可以被翻譯成電信號(hào)，進(jìn)而被繪制出來(lái),，并最終轉(zhuǎn)化為代表一段記憶的計(jì)算機(jī)代碼,。
植入光敏蛋白的神經(jīng)細(xì)胞相當(dāng)于安上了一個(gè)以光來(lái)操縱的開關(guān),。博伊登希望能盡快地將這種方法應(yīng)用到大腦細(xì)胞上。這對(duì)于腦部疾病的治療來(lái)說(shuō)不啻為一大進(jìn)展,。“我們之前的工作中已經(jīng)成功地使大腦中的神經(jīng)細(xì)胞停止工作,，”博伊登說(shuō)，“我們可以回放這些活動(dòng)的模式,，看它的反應(yīng)如何,。這不僅僅意味著增加一個(gè)對(duì)照組，你還要能夠讀取出來(lái),，在分子水平上構(gòu)建和繪制大腦活動(dòng),。我們已經(jīng)在這些技術(shù)領(lǐng)域中開創(chuàng)了許多先例。”
南加州大學(xué)的泰德·伯杰說(shuō),，復(fù)制和上傳完整的人類大腦記憶還有一個(gè)重大的障礙,，即這些記憶在沒(méi)有被運(yùn)用的時(shí)候似乎消失了。“我們可以檢索到某個(gè)微芯片上,，說(shuō)它上面保存著幾個(gè)字節(jié)的記憶,，我們可以在任何想要的時(shí)候看到它們，”他說(shuō),，“這就好像通過(guò)購(gòu)物目錄,，你可以在不同的箱子里找到并看到想要的東西。但這并不是人類和動(dòng)物工作的方式,。當(dāng)我們運(yùn)用記憶的時(shí)候,，它們就存在；而當(dāng)我們沒(méi)有運(yùn)用記憶的時(shí)候,，我們就不知道這些記憶去哪里了,。”（生物谷Bioon.com）
生物谷推薦的英文摘要
Nature methods doi:10.1038/nmeth936
Channelrhodopsin-2 and optical control of excitable cells
Feng Zhang, Li-Ping Wang, Edward S Boyden, Karl Deisseroth
Electrically excitable cells are important in the normal functioning and in the pathophysiology of many biological processes. These cells are typically embedded in dense, heterogeneous tissues, rendering them difficult to target selectively with conventional electrical stimulation methods. The algal protein Channelrhodopsin-2 offers a new and promising solution by permitting minimally invasive, genetically targeted and temporally precise photostimulation. Here we explore technological issues relevant to the temporal precision, spatial targeting and physiological implementation of ChR2, in the context of other photostimulation approaches to optical control of excitable cells.
