基因與腦疾病有何關聯？上海科普大講壇專家帶你一同探索大腦的奧秘

圖說：兩位腦科學領域的專家回答現場觀眾的提問。來源/上海科技館（下同）

「大腦是演化而來的，不是被設計出來的。」昨天，上海科普大講壇第93講《當我們在談論大腦時，大腦在想什麼？》在上海科技館舉行。中國科學院院士郭愛克、中國科學院上海生命科學研究院神經科學研究所研究員仇子龍兩位腦科學領域的專家，帶領到場觀眾一同探索大腦的奧秘。

大腦是人體進行思維活動最精密的器官。人們一直試圖了解大腦的本質，探索智力最遙遠的起源。腦科學家們公認，人的大腦還有大量的潛力可以挖掘。而大腦與基因存在著千絲萬縷的關係，據報道，人腦間的相似度高達94%，至少82%的人類基因都會在大腦中表達。基因與自閉症、阿爾茨海默病、帕金森病等腦疾病之間有著怎樣的關係呢？大腦到底是如何工作的？人類和動物的大腦又有哪些區別？關於大腦，有許多的疑問等待著被解答。

圖說：中科院上海生命科學研究院神經科學研究所研究員仇子龍闡釋腦疾病與基因的關係。

果蠅的兩難抉擇

據郭愛克院士介紹，人腦有100億個神經元、1000億個神經膠質細胞，腦神經纖維總長度達18萬公里，可以繞地球四周。為何要研究「抉擇」呢？郭愛克表示，生命就是一個不斷做出抉擇的連續鏈條。在每一個抉擇拐點上，我們人類的大腦能最大限度調用我們的全部知識和經驗的積累。「抉擇是大腦智力活動的中央舞台，它一定通向自由意志，理性原則和價值的神經表徵。」

抉擇的「司令部」在哪？抉擇的腦機制又是什麼？這些都是科學家想要解決的問題。很多人認為果蠅「頭腦簡單」，不太可能有高級認知活動，可郭院士不這麼看。「1986年德國科學家約內斯·貝德諾爾茨和瑞士科學家卡爾·米勒發現陶瓷性金屬氧化物鋇鑭銅氧系統中的高Tc超導電性，掀起了全球高溫超導研究的熱潮，這在當時是反潮流的。我認為果蠅與我們同在藍天下，同住地球村是共享生命和智力演化的成果。」

果蠅是極好的經典模式動物，被譽為生命科學的「萬能鑰匙」。它有清晰的遺傳背景、簡約的神經系統、較強的繁殖能力、豐富的行為菜單和方便的基因操作。通過在果蠅面對某一圖案時給它激光熱刺激作為懲罰的方法，郭愛克使果蠅記住某一種顏色、形狀的圖案是危險的，而另外一種則是安全的。而當給果蠅呈現出相矛盾的圖像，即危險的顏色加上安全的形狀，或者安全的顏色加上危險的形狀時則可以測試到果蠅的兩難抉擇行為。郭愛克發現，隨著顏色的加深，顏色對抉擇的影響權重愈加增大，果蠅在各個方向停留的偏好性會呈「S」形曲線。

據悉，將果蠅作為研究兩難抉擇的模式動物，在國際上郭愛克是第一人。郭院士的研究不僅證明了果蠅具有面對兩難局面的簡單 「趨利避害」的抉擇能力，還初步證明了果蠅腦中蘑菇體結構參與這一過程。為理解腦的這一智能抉擇行為提供了更為簡約的模型生物和新的抉擇範式，也表明基於腦內「價值系統」的抉擇行為，並非人類或非人靈長類的「專利」。

圖說：中科院院士郭愛克和觀眾探討「物質如何通過行為和腦而演化為思維的」。

自閉症和大腦有何關係

「A把球藏在小車裡，而B將球轉移到一個盒子里。A回來找不到小球，目睹了整個過程的普通人會告訴A去盒子里找，而自閉症患者會告訴A小球就在小車裡。」仇子龍研究員用這樣一個故事開場，「心理理論是一種能夠理解自己以及周圍人類的心理狀態的能力，這些心理狀態包括情緒、信仰、意圖、慾望與知識等，而自閉症患者多缺乏這種能力。」

自閉症患者，通常被稱為星星的孩子，他們無法與家人或同伴有效溝通，還有許多重複刻板等行為指征。這種先天性的神經發育疾病困擾著全世界難以數計的孩子和他們的家庭。2016年，仇子龍及其團隊構建出了顯示自閉症癥狀的轉基因猴。這些實驗猴會著魔似地繞圈跑，幾乎不理睬它們的同伴，當有人盯著它們時會焦慮地發出咕噥聲。這些基因工程猴攜帶了與人類自閉症譜系障礙相關的一個基因——MeCP2。這項研究發現顯示了利用遺傳工程改造非人類靈長類從而研究神經發育障礙的可行性。「體細胞克隆猴『中中』『華華』的誕生會讓這項研究更加順利。」仇子龍表示。

1988年，美國電影《雨人》讓自閉症這個醫學概念走近了千家萬戶，其中雨人Raymond刻板而具有超強計算天賦的形象深入人心。「事實上，自閉症患者中只有10%至30%有各種特長能力。另外，沒有任何天才是不需要呵護與培養的，自閉症及智力障礙患者中的天才也是一樣。自閉症患者中的天才也需要一個包容的家庭和社會，也一定經過艱苦的培養與訓練。」

去年，名為「小朋友」畫廊的公益活動在朋友圈刷屏。繪畫其實只是自閉症患者出現的天賦之一，其他常見的天賦還有數學、音樂以及閃電計算等。「他們的大腦中究竟發生了什麼？他們的自閉症易感基因是否與其他人不同？是否有所謂的『天才自閉症基因』？這些都是我們正在開展的科研課題。」仇子龍表示。

新民晚報見習記者 郜陽

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