王守岩研究员,复旦大学类脑智能科学与技术研究院副院长
对于大脑的探究是人类亘古以来的话题,过去数年间国际脑科学研究蓬勃发展,我国的脑计划也即将启航。中国独特的历史文化积淀、科学家只争朝夕不负韶华的干劲、从科研到临床的巨大社会需求,都将有可能助力这个领域取得颠覆性的进展,推动脑科学研究进入辉煌的十年。在期待波澜壮阔的画卷徐徐展开时,我们在春暖花开之际一起凝神静思、远眺前路。
大脑是如此神秘,有人把它比作银河,或许它比银河更加复杂和壮美。100多亿神经元分布在仅仅1.4立方分米的立体结构内,每个神经元上又有百余种离子通道,而神经元与神经元之间又通过几十种神经递质传递着信息。大脑内部任何两个神经元或许都可以间接地发生联系,正是因为这样的联结,使得从精细微妙的神经递质活动,到难以捉摸的一颦一笑,都在这一个有限的空间内、在一瞬间发生;使得在短短的十余年内,一个婴儿几乎空白的大脑成长为一个具有独立思考能力的大脑;使得个体具备了从信息学习与处理到思考、创造、情感的特质,在确定与不确定交织的成长过程中创造了这个充满喜怒哀乐的多彩世界。
最近十余年科技的进步使得探索大脑的能力极大提升,高性能计算、大数据分析、人工智能算法、类脑智能芯片、数学建模等等研究方法都被应用到脑科学研究中,研究成果五彩斑斓,各种概念纷至沓来。先进技术给我们带来了许多潜在突破的可能性,但在某种程度上所有的技术应用都是对复杂大脑功能的一个近似,是对大脑信息处理功能、网络结构组成粗略的近似。以技术为驱动、以物理描述为类比的研究,有可能会让我们停留在山腰的一个营地里欣赏风景;而以理论与问题为出发点和目标的研究往往是在没有路的山上摸索,或许一筹莫展,或许柳暗花明处奇峰突起。而思考研究与探索大脑的初心,将更好帮助我们在科技极速发展的时代把握机遇。
阐明大脑的复杂性是首要的任务,而复杂的大脑结构与功能或许提示我们不应该仅仅将现有的理论方法应用在大脑研究中,而更应该针对大脑的这一独特现象发展新的研究理论,就像对物体运动如何影响光学现象的研究最终推动了相对论的提出,大脑从微观到宏观的多层次功能及结构联结的特点亦需要新的理论来解释。在探索新理论的过程中,我们不可避免地进入到具体的、细节的探究上,要不停地从具象的研究中抽离出来,思考问题的起点是什么,在这样的反复探寻中前进。
对大脑的研究亦是对我们人生的终极探索。从眼耳鼻舌身的感知觉到记忆、性格、习惯和观念的形成,再到情感的瞬息万变,乃至意识的形成,决定了我们生命的状态。而如何看待我们人生的酸甜苦辣、生老病死,我们在这个世界存在的意义,是每个人脑中持续思索的问题,终极一生在追寻答案。
脑研究终将对社会做出巨大贡献。脑功能异常贯穿了全生命周期,婴儿的发育异常会导致自闭症、多动症等疾病,青少年的焦虑,中年的心脑血管疾病,到老年的阿尔茨海默病等,都是影响生命质量的医学难题。解决这些难题,更加需要多学科的合作,以及长期的坚持。对青年科学家的培养,尤其是吸引青少年加入到探索大脑的队伍中,将给脑科学研究的未来积累生力军。
我们不知道未来的突破何时到来,但我确定我们会面临许多的失败。在走向成功以前,如果我们准备好了如何面对即将到来的失败,我们就会更加坚定地向目标前进,去迎接激动人心的突破时刻。