50年以後科學家是這樣研究人類的大腦的

分解大腦的逆向工程

到本世紀中期,在人工智慧的歷史上我們也許能夠完成下一個里程碑:分 解人類大腦的逆向工程。科學家為不能生產由硅和鋼製作的機器人而感到 灰心，他們又嘗試相反的方法：一個神經元一個神經元地分解大腦,就像一 個機械師一個螺絲一個螺絲地取下一個馬達，然後在巨型計算機上模擬這 些神經元。這些科學家還系統地試圖模擬動物神經細胞的活動，從老鼠、貓 開始，沿著動物進化的階梯一級一級向上。這個目標非常明確，到本世紀中 葉有可能實現。

麻省理工學院的弗雷德?哈普古德（Fred Hapgood)寫道如果發現了 大腦怎樣工作，它是怎樣『精確地』工作的，就像我們知道馬達怎樣工作的 那樣,那麼幾乎圖書館中的每一本教科書都要重寫。」 ，

分解大腦逆向工程的第一步是理解大腦的基本結構。就是這一步也是 一個漫長的痛苦的過程。歷史上,大腦的各個部分是在屍體解剖中鑒別的， 不知道它們的功能。隨後情況漸漸改變，科學家分析有腦損傷的人，注意大 腦某部分的損傷與行為的相應改變。中風患者、有腦損傷和腦疾病的人呈 現特定的行為變化，然後將行為變化與大腦的受傷部位相匹配。

這個事件永遠改變了「心身」問題這一當前流行的觀點。 以前,人們相信，甚至在科學家的圈子內,靈魂和身體是分開的實體。有人 心照不宣地寫到激活人體的「生命力」是獨立於大腦的。但是廣泛流行的 報告說明蓋奇的個性在事故後產生了顯著的變化，從一個健康的外向的人 變成愛罵人的和敵視的人。這些報告的影響增強了這樣一種想法，大腦的 特定部分控制不同的行為，因此身體和靈魂是不可分的。

在20世紀30年代又有了一個新的突破,像懷爾德?潘菲爾德（Wilder Penfield)那樣的神經學家注意到,在為癲癇病人做大腦手術時，當他碰到大 腦的某些連接點，病人的身體部位有刺激反應。接觸大腦皮層的這一部分 或那一部分可以引起手或腿動。用這種方法，他構造一個大腦皮層的哪一 部分控制什麼器官粗略的輪廓。結果，他可以重新繪製一個人的大腦圖，一 個相當奇怪的人體映射到大腦表面的圖,看上去像一個有巨大的指尖、嘴唇 和舌頭，但身體很小的奇怪的小人。

更近一些時候，磁共振成像掃描給出了揭示思維大腦的圖片，但不能追 蹤思想的特定的神經路徑，也許僅涉及幾千個神經元。但是近年來,一個叫 做光遺傳學（Optogenetics)的新領域把光和遺傳學結合起來拆開動物的特 定的神經通路。類似地，這可以和試圖創造一個路線圖相比。磁共振成像 掃描的結果類似於確定大的州際髙速公路和髙速公路上大的交通流動。但 是，光遺傳學也許能夠實際上確定單個的道路和路徑。在原則上，它甚至有 可能通過刺激這些特定的路徑控制動物的行為。

果蠅大腦中大約有15萬個神經元。光遺傳學使科學家能夠激發果蠅 大腦中與某一行為相應的神經元。例如，當果蠅的兩個特定的神經元激活 後，它就向果蠅發出逃跑的信號。然後，這個果蠅就會自動伸開腿,張開翅 膀起飛。科學家能夠從遺傳上繁殖一群果蠅,每一次一個激光束打開時，它 們的逃跑神經元就被激活。如果你將一束激光照在果蠅上，它們立刻起飛。

確定大腦結構的意義是十分重要的。我們不僅能夠慢慢梳理開與一定 行為相應的神經路徑，還能利用這些信息幫助中風患者和其他受大腦疾病 和事故折磨的病人。

牛津大學的蓋羅.米森博克(Gero Miesenb(jok)和他的同事能夠用這種 方式鑒定動物的神經機制。他們不僅研究了果蠅大腦中反映逃跑的神經路 徑，也研究了反映氣味的神經路徑。他們研究了控制蟈蟲尋找食物的神經 路徑。他們還研究了與老鼠做決定有關的神經路徑。他們發現在果繩中與 激發行為有關的神經元少到只有兩個，但是在老鼠做決定時激發的神經元 大約有300個。

他們所用的基本工具是能夠控制某些染色體產生的基因，還有能與光 相互作用的分子。例如水母的一個基因能夠產生綠色熒光蛋白質。此外, 有很多分子,如視網膜色素能對光做出反應，當光照射在它們上面，可使離 子通過細胞膜。用這種方式,照射在這些生物體上的光能夠激發化學反應。 有了這些染色體和光敏感化學物質，這些科學家能夠首次拆開控制特定行 為的神經迴路。

因此,儘管喜劇演員喜歡開這些科學家的玩笑，說他們想創造可以用按 鈕控制的作法自斃的果繩，但現實是，在歷史上科學家首次追蹤了大腦的控 制特定行為的神經路徑。

光遺傳學是第一步，也是初步的一步。第二步是要利用最新的技術模 擬整個大腦。至少有兩種方法解決這個龐大的問題，需要幾十年艱苦的工 作。首先是利用超級計算機模擬幾十億個神經元的行為，每個神經元又與 幾千個其他神經元相連接。另一個方法是實際找出每個神經元在大腦中的 位置。

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