Sebastian Seung我是我的连接体
作者: Sebastian Seung / 3870次阅读 时间: 2015年9月26日
来源: TED 标签: 基因组 神经科学
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我们生活在一个伟大的时代 基因组学时代 基因组是你的整套DNA序列 你我的序列稍有不同 所以我们看上去不太一样 我的眼睛是棕色的 你的眼睛可能是蓝色或灰色的 但这序列的作用可没这么肤浅 新闻头条告诉我们 基因可能产生可怕的疾病, 甚至可能决定了我们的性格 让我们神经错乱 我们的基因似乎有着 主宰我们命运的神奇力量 但是, 我希望 我胜过我的基因。 你们怎么想? 你们认为你们胜过自己的基因吗? (观众:是的)是吗? 我看有一些人同意我的观点 我觉得我们应该做个声明 我们应该一起大声喊 来吧:“我胜过我的基因”-预备起 众人:我胜过我的基因。 (众人欢呼) Sebastian Seung:那我是什么? (众人笑) 我是我的连接体 现在,既然大家万众一心 那么你们一起说这一句话,让我开开心 (众人笑) 来吧,预备起 众人:我是我的连接体 Sebastian Seung:太棒了! 你们真是太合作了,你们连什么是连接体都不知道 就愿意听从我的指挥 我现在就可以回家歇着了

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目前我们仅认识了一个连接体 就是这条小虫 它简单的神经系统 仅由300个神经元组成 二十世纪七八十年代 一群科学家 绘制了神经元之间的 7000个连接 在这幅图里,每个结都是一个神经元 每一条线都是一个连接 这就是线虫的 连接体 你的连接体比这复杂多了 因为你的大脑 由一千亿个神经元组成 连接数是线虫的一万倍 人脑也有类似的一张图 但是这张幻灯片可放不下 你连接体中的连接数比你基因组中的字母 还要多100万倍 信息量非常大

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里面的信息有什么意义? 我们还不得而知,但是有一些相关理论 自十九世纪以来,神经元学家们就开始推测 或许你的记忆- 那决定你是谁的信息- 也许你的记忆就储存在 你大脑神经元之间的连接里 也许你个人身份的其它方面- 你的个性与智力- 或许它们 也被编译在你神经元的连接里 现在你们明白我为什么提出这个假设了: 我是我的连接体 我让大家一起喊并不是因为这是事实 我只是想让你们记住这句话 事实上,我们不知道这假设是否正确 因为我们的技术还没有发展到 足以测试其正确与否的程度 光是找出那条小虫的连接体 就花了十几年的艰苦劳动 而找到人脑的连接体 我们需要更加精尖的自动化技术 以提高寻找连接体的速度 下面的几分钟里,我将向大家介绍其中一些技术 这些技术尚处于研发状态 在我和我同事的实验室里进行心理学空间 IM*Bh$w4JZ1[

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cGBm,jnGc-m0你们可能已经见过神经元的照片 你们可以通过它们奇特的形状 一眼就认出它们 它们延伸出长而纤细的枝条 简单说,它们看起来像树一样 而这只是一个神经元 想找到连接体 我们必须同时看到所有神经元 下面我们请出波比. 卡斯特里 他在哈佛大学 利希曼实验室工作 波比拿在手里的是一片极薄的 小鼠大脑切片 我们把它放大了十万倍 达到所需分辨率 这样我们就可以同时看到所有神经元的分枝 但是,你可能还是无法真正识别它们 我们必须在三维的效果下进行工作心理学空间-UE%X5G9F'Fn)v

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y&Z bbB}Y0如果我们给许多大脑切片拍照 再把它们叠在一起 我们会得到一个三维图像 然而,你可能还是看不到那些分枝 我们从上至下 把一个分枝的交叉部位涂成红色 我们对下一张切片进行同样处理 接着再下一张 我们持续这么处理 一张接着一张 如果对一整叠切片进行处理 我们就能重塑这一小段 神经元分枝的三维图形 我们还可以把另一个神经元涂成绿色 你们可以看到绿色神经元与红色神经元 在两处接触了 这两个就是神经突触

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C_ j4d}p \0我们把一个神经突触放大 大家注意看绿色的内部 你们可以看到一些小圆圈 这些被称为囊泡 它们包含了被称为神经递质的分子 当绿色神经元想进行沟通 想给红色神经元发送信息 它就释放出神经递质 在神经突触处,这两个神经元 被认为是相互连接起来 就像两个朋友通过电话聊天心理学空间 ^C r9qF`$H

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V:Y'jmVM~xw0你们了解了如何找到一个神经突触 那么我们怎么找到整个完整的连接体呢? 我们把这个图形重叠形成的三维图像 处理成一本巨大的三维填图 我们把每一个神经元涂成一种颜色 接着从所有图像中 找到神经突触 记录下任意两个组成神经突触的神经元的颜色, 如果我们可以对所有图像进行这样的处理 我们就能找到整个连接体

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@QQ7GL7W:KL*l06:25心理学空间yTLPHU7k+N

ym[2{ V|0到目前为止 大家已经对神经元和神经突触有了基本了解 我想我们已经可以解决 神经学上最重要的问题: 男性与女性的大脑有何不同? (众人笑) 这本自学书上说 男性的大脑像华孚饼 他们把自己的生活分别独立包装在盒子里 而女性的大脑像意大利面 她们生活中的一切与其它所有东西都联系在一起 (众人笑) 大家都笑了 但是,你们知道吗,这本书改变了我一生 (众人笑) 说正经的,这错在哪里? 你们已经足以回答这个问题了。这个说法错在哪里? 不管你是男是女 所有人的大脑都像意大利面 或者说像非常非常优质的、带枝条的细面条 正如一条意大利面 连接着你盘子里的其它面条一样 一个神经元与许多其它神经元 通过它们缠绕的枝条相互接触 一个神经元能够与其它众多神经元连接在一起 是因为在它们的接触点上 形成神经突触 现在你们对这个大脑组织块的实际大小 可能已经摸不着头脑了心理学空间X{ _nzc5Kf

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um u`1Y{9@l0那么我们通过一系列对比给你们做展示 我保证,这非常微小,边长仅为6微米 看,这就是它与一个完整神经元的对比 你们可以看到,真的,只有分枝最小的部分 被包含在这个方块里 而一个神经元,比大脑要小多了 而这还只是一只小鼠的脑 比人类的脑小多了 当我给朋友看这张图 他们有时会劝我 “我说, Sebastian,你应该放弃了 神经科学是没有出路的。” 如果你只用肉眼来看一个大脑 你看不到它有多复杂 但是,在显微镜之下 那隐藏的复杂性就最终显现出来了心理学空间 W2V,jJ9qW4p*w

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s^#l.Ev^6XlT)C0在十七世纪 数学家兼哲学家布莱士. 帕斯卡 在冥想浩瀚的外太空时 写下了他对无限性的恐惧 以及自身的微不足道 而,作为一个科学家 我不应该谈论我的感受 太多隐私啊,教授 (众人笑) 还是让我说说吧? (众人笑) (众人鼓掌) 我感觉好奇 我感觉迷惑, 但我也常常感觉绝望 为什么我会选择 学习这个复杂到绝美 但也复杂到无限的器官呢? 太荒唐了 我们怎敢想像 有一天我们能把大脑了解清楚

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u4ss(WRf3\n[ u!i0但是,我坚持进行这项愚侠的事业 而实际上,这些天我见到了一些新希望 总有一天 会有一大批显微镜 能够捕捉到每一个神经元与每一个神经突触 得到一个巨大的图像数据库 总有一天,人工智能超级计算机 能够对这些图像进行自主分析 把它们总结成连接体 我不知道,但我希望我能在有生之年看到那一天 因为,找到一个完整的人类连接体 是历史上最重大的技术挑战之一 这要求许多代人的共同努力才能完成 在现今,我和我的同事们 我们的奋斗目标没有那么远大- 只是力求找到在小鼠大脑 和人类大脑微小切片中的部分连接体 而这已经足够用来进行“我是我的连接体” 这个假设的初期测试 到此,我想告诉大家这个假设的合理性 这是值得严肃对待的心理学空间;ZD"Ov0c%by|f6H0o

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lH-|)IU J? xh0你在童年时成长 在成年之后逐渐变老 你个人身份慢慢地变化 同理,每个连接体 都会随着时间而变化 发生什么样的变化呢? 神经元,像树 能够长出新的枝条 也会换下旧的枝条 神经突触会产生 也会消失 神经突触能够长大 也能变小 第二个问题: 是什么促成了这些变化? 如人所说, 在某种程度上,它们是由你的基因决定的 但并不完全如此 因为有许多信号,电子信号 沿着神经元的枝条游动 还有化学信号 在枝条的交界处跳跃 这些信号被称为神经活动 有许多证据证明 神经活动 决定了我们的思想,感受与知觉 还有我们的精神经历 还有很多证据证明神经活动 能够促使你的连接体发生变化 如果你把两个因素放在一起 它就意味着你的经历 能够改变你的连接体 这就是为什么每个人的连接体都是独一无二的 即使是同卵双胞胎也不例外 连接体是先天与后天的共同产物 这很有可能是真的 一个小小的思维动作 就能改变你的连接体—— 你可能感觉这个概念很强势。心理学空间-~/?RU'th^H

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{g%_FeS \-V i7l5D0这幅图是什么? 你会说是一条清凉的溪流 图上还有什么? 别忘了那地表的深漕 我们叫它河床 没有了它,水就不知道往那个方向流了 对于溪流 我想做一个暗喻 来形容神经活动与连接体活动 之间的关系 神经活动不停地在变化 就像溪流一样;永不停息 而脑部神经网络的 连接处 决定了神经活动 流动的路线 所以,连接体就像河床一样 但这暗喻的内容比这丰富得多 因为尽管河床 是流水的导向 但经过很长的时期 流水也会对河床进行重塑 我刚才说过 神经活动能够改变连接体 如果大家允许我 更进一步使用暗喻 我会提醒大家,神经活动 至少神经学家是这么认为的- 是思想,感受以及感知的生理基础 这样我们甚至可以探讨 意识的溪流 神经活动是水 连接体是河床心理学空间a |LCY[

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tiT[ E4B0我们从暗喻中 回到科学上 假设我们寻找连接体的技术 起到了作用 我们如何对假设进行测试 证明“我是我的连接体”呢? 我提出一个直接的测试 我们尝试 通过连接体来解读记忆 记忆是 长期有序发生的动作 就像一个在弹奏贝多芬奏鸣曲的钢琴家 根据十九世纪时提出的理论 这些记忆以神经键链条的形式 被储存在你的大脑里 因为,如果链条中第一批神经元被激活 它们会通过神经突触向第二批被激活的神经元发出信息 以此类推,一直往下 就像是一路倒下的多米诺骨牌 这有序的神经激活 被猜想为那些有序动作的 神经基础心理学空间.]V(E6rlz w)b%y

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M)M6i#ZwM2m)j0所以,检验这一理论的一种途径 就是在连接体中 寻找这样的链条 但这并非易事,因为它们可不像这样 它们会相互纠结成一团 所以我们就必须使用我们的计算机 把这些链条解开 如果我们成功了 我们解开的神经元序列 能够预测大脑中记忆回放时 神经活动的模式 如果成功了 这将是由连接体读取记忆的第一例

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I z\,_%H c0真复杂 你们有没有尝试过 连接一个类似的复杂系统? 但愿没有 但是如果尝试过,你知道这很容易出错 神经元的枝条就像是大脑的电线一样 谁能猜一猜:你大脑里神经元的总长有多少? 给你一个提示:这个数字很大 (众人笑) 我估计,有几百万英里 全部装在你头颅里 如果你惊叹于这个数字 你不难看到 大脑中接错线的可能性极大 确实,大众媒体特别青睐这样的头版头条 “”厌食症患者大脑结构与众不同 或者“孤独症患者大脑结构与众不同” 这听起来似乎有道理 但事实上 我们不能够清楚地看到大脑中的连接情况 来证实这些说法正确与否 因此,显示连接体的科技 最终能够让我们 解读大脑中的连接错误 看到连接体中的精神错乱心理学空间ha8L x%s#I+Pb,`W

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]rC8w U-Z#wp;[0有时候,检验假设的最佳方式 是考虑最极端的情况 哲学家对这一招特别在行 如果你相信我是我的连接体 我认为你就必须接受这个观点 那就是:死亡就是 你连接体的消亡 我提出这一点是因为现今有一些预言家 声称科技 将会从根本上改变人类的身体条件 甚至使人类发生变异 他们最崇高的梦想之一 就是躲避死亡 使用一种叫做人体冷冻的做法 如果你出十万美元 你就可以安排在你死后把你的身体冷冻起来 储存在液态氮中 装进这样一个罐子里保存在亚利桑那州的一个仓库里 等待未来的先进文明 来为你解冻心理学空间Q4~zO/J(^l

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我们应对这种寻求永生的现代人嗤之以鼻 叫他们疯子? 还是他们有朝一日 对着我们的墓碑发笑 我不知道 我更想通过科学的方法检验他们的信仰 我提议我们争取找到 一个冷冻大脑的连接体 我们知道脑部的损伤 是在死后以及冷冻期间发生的 问题是:这种损伤是否已将连接体抹去? 若果真如此,那么任何未来先进文明 都无法使这些冷冻大脑的记忆复原 复活术也许能对身体奏效 但对思想却无能为力 另一方面,如果连接体依旧完整 我们就不能轻易说人体冷冻术是谬论了心理学空间wO i V$[Q ujE

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/[B{Bo0我已经描述了 在微观世界开始的探视 并驱使我们去探寻未来的世界 连接体会成为人类历史的转折点 我们是从非洲大草原上的 人猿祖先进化而来的 而我们与他们之间的不同之处在于我们的脑体积更大 我们已经利用大脑 创造了更为辉煌的科技成果 最后,这些科技的力量变得如此强大 以至于我们能利用它们 来拆析并重组我们的大脑 以此了解我们自身 我相信这一自我发现的旅程 不仅只为了科学家 更为了我们所有人 我很感谢能有这次机会与大家共享这一旅程心理学空间l+le~NY&vv

@6GrJ(z{z-V019:04心理学空间z-VMwV

lE8DTKPX$GM0感谢大家心理学空间!PW&B7|]0u I G

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'`;k n/c_!C}q+Fs0(热烈鼓掌)

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Sebastian Seung 是神经连接组学这一新兴领域里的领导者,该学科是目前神经科学中最热门的学科,主要研究大脑连接的细节,而这在以前是不可能实现的。Seung 及其在麻省理工大学的实验室一起,进行技术开发,识别并描绘大脑神经元之间连接的总况——可以将此想作一副大脑的布线图。 Seung 作出了“我们是我们的连接体”这一假设,也就是指记忆和体验储存于神经元之间的连接中.心理学空间Rr/b7H%JK#\&y

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