《連接組》——每天十分鐘，讀完一本書

主播：財哥哥

你好！這裡是【每天十分鐘，讀完一本書】，今天是9月10號，星期天。我是財哥哥，我在廣州，向你問好！

今天為你解讀的是《連接組》，作者是韓裔美國人：承現峻。他是哈佛大學理論物理博士，目前就職於美國普林斯頓大學神經科學研究所與計算機科學系。

這本書里，承現峻教授首先回顧了大腦功能的研究歷史、近年來連接組學的崛起過程及其對腦科學研究的重大推動作用，緊接著介紹了連接組學如何指導治療抑鬱症等精神疾病的藥物研發，在全書的最後，作者對人體冷凍和意識上傳這兩項推動人類走向永生的科學研究進行了展望。下面，我就為你解讀書里的精華。

一，大腦功能研究歷史

早在古希臘時代，人們就已經發現，大腦可能就是決定人類情感與思考的器官，但在很長一段時間裡，對於如何研究這個器官的功能，人們都是一籌莫展。直到1819年，德國醫生弗朗茲.高爾注意到大腦特有的複雜性，提出大腦皮層需要劃分成不同的區域，每個區域應該對應一個特定的心智功能，從而產生了顱相學。然而顱相學對大腦不同區域的功能，全部來自於猜測。比如：一個人的頭頂比常人要大，顱相學家就會推測這塊頭骨下的腦組織比較發達，進而認為他是一個謙虛的人；顱相學還被人們用來猜測或者是評判一個人的性格，甚至還被用來識別潛在的罪犯，為此，鬧出了許多笑話，因此顱相學只能算是一種偽科學。直到20世紀初，德國的神經解剖學家科比尼安·布洛德曼才繪製出了一份真正嚴謹的人類大腦解剖圖。在這份圖上，大腦皮層基於嚴格的解剖學實驗，被重新規劃為52個區域，推動了神經解剖學的發展。

到了20世紀90年代，功能磁共振成像技術誕生。在這項技術的幫助下，科學家們迅速找到了大腦內負責視覺、觸覺以及四肢運動的具體區域。然而作者認為，基於功能磁共振成像技術的研究在本質上仍然屬於顱相學，大腦實現某項功能，歸根結底取決於某個特定區域內的所有神經元的相互連接，也就是所謂的連接組。

二、連接組學能為腦科學研究帶來進步

作者認為，連接組學首先能夠帶來更科學的大腦劃分模式：如果兩個神經元連接到大腦的同一個區域，那麼它們就應該被劃分為同一類神經元。因此，我們拿到神經元在大腦內的連接信息後，可以基於連接目標，將神經元分成對應不同功能的群落。這種劃分方法比傳統的腦區劃分更為科學。

此外，連接組還能幫助解析大腦中的記憶。2005年，神經外科醫生伊扎克·弗里德發現有特定的神經元能夠對女明星珍妮弗·安妮斯頓的照片和她的名字產生電信號，這說明這個神經元可能參與了大腦中和安妮斯頓有關的記憶生成與記憶存儲。為了驗證這個想法是否正確，科學家們設計了一個動物實驗。科學家們在珍珠鳥 腦內控制鳴叫的區域，監測神經元的電信號發放特徵。

研究發現，神經元的電信號和鳴叫有著非常強的對應關係，每個神經元都會在輪到它的節拍時迅速發放一個幾毫秒的電信號，然後重新歸於沉寂，不同神經元放電有先有後，嚴格遵循固定的順序。我們知道，大腦中的神經元只有在接收了上一級的電信號刺激後才會發放自己的信號，因此科學家觀察到的這種電信號依次發放的現象，很有可能代表了這些神經元之間的逐級連接關係。

不久的將來，我們可以使用連接組學的研究方法獲得珍珠鳥大腦里控制鳴叫區域的三維圖像，重建出這個區域內神經元的連接關係，也就是連接組。結合神經元電信號發放次序，就可以知道珍珠鳥唱歌時，信號在連接組上是如何傳遞的。由此，我們就復原出了珍珠鳥保存這段歌聲的記憶。

三、連接組學可以提高治療精神類疾病藥物的研發速度

傳統的藥效檢測都會從動物開始。我們可以在小鼠腦內臨時阻斷一部分區域的血流供應，製造出人類中風情況下的腦缺血癥狀。然而對於精神類疾病，這要困難得多，因為人們很難確認一隻老鼠是否患上了自閉症或者精神分裂症。受限於這個因素，科學家們只能通過觀察小鼠的外在行為變化，來判斷小鼠在某種藥物治療下，精神疾病是否得到了治癒，但這種做法誤差很大。

對於這個局面，作者認為這是藥物研發思路有問題。研究精神疾病不用連接組，而去研究行為的變化，就像研究傳染疾病不用顯微鏡一樣荒謬。我們知道，精神疾病患者大腦內的連接組與正常人的連接組不一樣，因此我們可以通過對比，找到患者連接組中出錯的位置作為藥物的靶點。而在檢測藥效的時候，我們也可以觀察這個藥物是否有效地糾正了錯誤的大腦連接。大腦連接組是比外在行為更為本質的東西，因此我們基於連接組來研究和評估藥效，顯然更為有效。

四、連接組有助於人類永生的研究

以美國阿爾科生命延續基金會為代表的一些機構，嘗試使用人體冷凍術來保存人類的身體，等待將來技術進步能夠解決疾病和衰老後，再讓被冷凍的人復生。然而怎麼判斷阿爾科基金會的這項技術是否可靠呢？作者認為，「你就是你的連接組」，換句話說，一個人的思想、意識和記憶都保存在大腦內神經元相互連接所編織的網路里。

在連接組學的視角下，判斷人體冷凍術是否可靠，不用關注神經元是否存活，只關心神經元之間的連接關係是否得到了保持。如果在冷凍過程中，只有少量神經突起發生斷裂，問題可能還不是太嚴重；一旦成團的神經元連接遭到破壞，那就是真正的連接組死亡，將來技術再發達，恐怕也只能恢復這個人的身體，他的意識可能已經永遠地丟失。

除了在物理世界保存人類的意識和思維，另一種思路是將人類的「自我」從物理世界上傳到虛擬世界中。如果我們能夠模擬大腦內所有原子的運動，那麼這種模擬無疑是極度逼真的，但大腦內的原子數量實在太多了，進行這種程度的模擬要消耗天文數字的計算資源。所以我們只能使用儘可能簡單的模型來進行模擬。

作者在TED演講中說過：「我是我的連接組」，那就不難得出結論，一個合理的模擬，應該能還原一個人的連接組，也就是這個人大腦內所有神經元之間的連接。當然，因為人類大腦是不停活動的，所以這個模擬還要能夠還原神經元連接的動態變化。儘管目前模擬出1000億個神經元所組成的網路活動還非常困難，但也比模擬大腦內所有原子的運動要好很多。人們在設計程序時，只需要將主要精力放在如何實現連接強度的生成和變化上即可。作者認為，如果你想上傳思維，那麼這種模擬思路將是你唯一的希望。

最後，總結一下，首先作者回顧了大腦功能的研究歷史；又介紹了另一種研究大腦功能的思路，也就是連接主義。其次，作者讓連接組學研究從實驗室走向大眾，討論了兩個大眾非常關心的問題，藥物研發和人類永生。

好了，這本書的解讀，對你有幫助嗎？讓我們每天都能讀完一本書，也就是10分鐘的時間，一年下來，我們就可以讀完365本書了，那可是一個很了不起的成就啊！恭喜你，你已經讀完今年的第71本書了。

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