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“脑智科学”将解开意识之谜
阅读: 1243次 更新时间: 2017-06-14

经科学研究所李朝义院士主持的中国科学院知识创新工程重大项目“脑智科学交叉前沿研究”已通过了由多学科专家组成的专家组的验收。

“脑智科学”研究人脑和智力的关系,涉及神经科学、心理学、数学、物理学和信息科学等多门学科,是新世纪中一个最富挑战性的重大交叉科学。事实上“脑智科学”的研究一直被科学界所关注,在上世纪九十年代中期,弗朗西斯•克里克在其科普著作《惊人的假说》中就曾写道:“你的喜悦、悲伤、记忆和抱仇,你的本体感觉和自由意志,实际上都不过是一大群神经元及其相关分子的集体行为。”克里克认为,人们的思想、意识完全可以用大脑中一些神经元的交互作用来解释。

多领域人才云集

中国科学院生物物理研究所研究员汪云九这样认为。在克里克之前,西方的严肃科学杂志似乎都不愿意涉及“灵魂”是否可以独立于肉体而存在这一问题,这跟西方人自小受到神学思想影响有关。在他们看来,如果现在的科学手段不足以证明“灵魂”能否独立存在,人们就不能轻易地下结论。相对来说,中国科学家受唯物主义的影响更深,在中国科学家看来,建立在唯物思想基础之上,以生物、神经学手段来研究意识问题,似乎是理所当然之事。

随着现代生物技术和理论的发展,实际条件的完善,开始有了向这方面发展的可能。提出意识可能是由大脑“扣带前回”区域的神经活动而产生,“也就是说,用自然科学的方法研究意识是可行的。

新发现球状结构

内地开展的这一项目研究集中了神经科学、心理学、物理学、数学和计算器科学等多个领域的优秀人才,由中国科学院下属的八个研究所(神经科学研究所、心理研究所、自动化所、昆明动物所、数学研究所、生物物理所、研究生院、武汉物理与数学所)共同承担。项目实施三年来,在国际和国内核心刊物上共发表研究论文百余篇。

在此期间,项目组在几个方面取得了突破性进展。生物物理所陈霖院士所领导的研究组针对“选择性注意选择的究竟是什么”这一脑智研究的焦点问题,通过人脑功能磁共振成像和蜜蜂的行为实验,有力支持了他们提出的“基于物体的选择性注意”理论和以拓扑性质为基础的视觉基本表达的理论。

神经科学研究所郭爱克院士所领导的课题组开展了果蝇的两难抉择研究°他们证明,果蝇可以识别物体的形状和颜色,当遇到形状与颜色代表的意义出现矛盾时,正常果蝇可以根据颜色和形状线索的突显(salient)性质,在两种相互竞争的视觉线索之间做出有利的抉择,但是在脑内蘑菇体缺失的果蝇却不具有这种能力。这项工作为理解脑的智能行为提供了简单的生物模型。

昆明动物所的马原野研究员同美国犹他大学和中国科技大学的一项联合研究表明,人的衰老除了与感觉器官功能的衰退有关外,还涉及中枢神经系统的蛻变。他们发现脑内伽马氨基丁酸水平的降低是原因之一。在补给伽马氨基丁酸后,原来衰老的神经元又会变得年轻。

神经科学研究所李朝义院士所领导的课题组研究了大脑视皮层神经元处理大范围复杂图像的神经机制。他们详细地描绘了猫视皮层中神经细胞对大范围复杂图形的反应,确定了在初级视皮层中存在着一种与处理大范围复杂图像特征有关的功能结构。与目前所有已知的脑功能结构不同,这种新的结构不是柱状的,而是形成许许多多直径约三百微米的小球,镶嵌在皮层的各个层次中。这项工作发表在神经科学的顶级刊物《Neuron》上,被选定为该期刊物的重要论文。该刊物评价指出,新发现的球状结构是一种非同寻常的、全新的脑功能结构,对了解脑处理复杂图像信息的神经机制具有十分重要的意义。

“顿悟”的科学研究

罗跃嘉课题组利用功能磁共振成像与事件相关电位相结合的技术,研究了“顿悟”的大脑机制,这是首次有关顿悟的科学研究,对于了解创造性思维的脑机制具有重要的科学与实践意义,这项研究文章发表在影响广泛的《认知神经科学》杂志上。

“对意识问题的揭示,成为了生命科学的最后一个堡垒丁中国科学心理研究所的研究员罗跃嘉说:“很多大科学家,包括诺贝尔生理学奖获得者格诺德•M•爱德曼、医学奖获得者弗朗西斯•克里克等六位诺贝尔奖获得者,在各自的领域做出成就后,都转向了对意识问题的研究。”可以说,他们在功成名就之后的研究转向,完全是由于意识问题对他们的巨大吸引力或意识问题的极端重要性。

“中国应该有更多的一线科学家投入到这项研究中去,因为现在对于意识问题的研究已经成为最前沿的科学。”汪云九指出。“脑智科学交叉前沿研究”这项由神经生物学家李朝义院士领衔的研究,正是一项由二十多位生物学、心理学、信 息科学、计算器科学方面的科学家联合进行的项目。相信在本世纪,人类将通过自己不懈的努力取得意识研究的突破,或最终解开意识之谜。


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