小鼠接受实验
本报讯 (记者 吴华)
戴上一顶非常精密的“仪器帽”，就能在电脑显示屏上清楚的“读”出你在想什么——这种科幻片中常常出现的情景，昨天就在华东师范大学脑功能基因组学研究所上演。不过，戴“帽子”的是灰色小老鼠。
该研究所林龙年副教授与美国波士顿大学钱卓教授合作，在世界上首次发现了大脑记忆的编码单元，并使人类能够通过仪器监控直接看到大脑在学习过程中是如何形成记忆的。
这一重要研究成果发表于最新一期的《美国科学院院报》(Proceedings of the National Academy of Science)。
获取大脑密码 小鼠主演“恐怖片”
为了获取大脑记忆的“密码”，科学家设计了一个简单的“恐怖片”，让几只试验用的小鼠充当主角。
首先在小鼠头上戴一个特殊的“帽子”——这是研究小组研制出的世界上最轻巧的精细微电极推进器，96根比头发丝细得多的微电极就插入小鼠大脑的海马区域，这里是形成长久记忆的关键区域。这些微电极能够记录到小鼠260个脑神经元的活动情况，并将其显示在电脑屏幕上。
然后，科学家设置了三个恐怖情节。一是“月黑风高夜”，就是在特定环境中给小鼠背部突然吹一股冷风，让它毛骨悚然；二是“电梯失控下坠”，就是把小鼠放在特制的小电梯中，做自由落体下降，猛然着地；三是“地震刺激”，小鼠被放在特制小电梯中，然后电梯突然猛烈的左右摇晃。
“由于这些经历能够产生令人难忘的记忆，我们猜想大脑中会有许多神经元参与这些记忆的编码，因此我们希望通过巧妙的实验设计与新记录技术的结合，来探索和破译大脑编码的奥秘。”钱卓博士说。
破译大脑密码 “读”懂小鼠所“思”
事实证明科学家的设想是有道理的。科学家们发现，小鼠每次经历“险境”时，在海马区域的许多神经元对这种惊吓刺激果然有着各种各样的放电反应。而且，研究人员发现，一小撮神经元能够组成记忆编码的神经网络单元(coding units)，对于相同的刺激，这一小搓神经元的反应基本相同；而对于另一些刺激，这一小搓神经元可能毫无反应。
很显然，现在可以推断出这些不同的神经网络单元可能对应不同的感受，但是，要真正“读”懂这个小鼠的“想法”，难度非常大。林龙年也认为，要读懂这些密码是整个实验中最艰难的部分。
科学家们通过这些编码单元的激活与否，把每一种惊吓经历转化成一串二进制数字，这种数字化的编码形式使得科学家们能够对不同的个体乃至不同种群动物的大脑编码活动进行直接的比较和分析。
在分析了大量的神经元活动情况之后，林龙年和他的同事们终于“读”懂了这个“天书”。他们现在已经可以根据小鼠神经元的活动情况，反推出当时小鼠是受到了哪种惊吓刺激，正确率100%。可适用于人类读人类思维理论可行。
虽然目前林龙年的实验对象只是小鼠，但是，这为人类最终破解大脑的记忆密码提供了一把钥匙。因为人脑和鼠脑乃至世界上大多数哺乳动物大脑的“海马”所用编码方式都是一样的，因此，科学家们推测，人的大脑很可能利用同样的原理来完成记忆之外的其他高级认知功能。
这是否意味着，以后在人的脑袋上也戴一个同样的机器“帽子”，然后我们就可以坐在电脑前“看”他在想些什么？林龙年表示这从理论上来说是可能的，但从技术操作上难度太大。
首先，人类大脑有140亿个神经元，目前最新进的仪器也只能读到小鼠的260个神经元，所以要研发出一种能够监控140亿个神经元的“帽子”难度非常大。其次，这个“帽子”要戴到脑子里面去，给人的大脑插上电极还有伦理和实际操作方面的困难。
人脑记忆破解 可研制独立思考机器人
林龙年表示，一旦人类大脑的记忆原理完全被破解，就可以据此研制出具有人类思维方式的机器人，他们能够独立思考，懂得联想，甚至有情有义。这种前景让人又喜又忧，可能是美丽的画卷，也可能给人类带来灭顶之灾。当然，这种构想还非常遥远，但却再次证明了科学是把双刃剑。
实验现场 我听到了小鼠的思考
本报讯(记者吴华)“咔嗒、咔嗒——”这不是小闹钟的秒针走过的声音，而是一只灰色的小老鼠“思考”的声音。记者昨天在林龙年副教授的实验室中，通过仪器听到了小鼠大脑神经元的活动声，努力听懂这种声音，就是科学家们正在从事的研究项目。
小鼠头上插着一个特制的精细微电极推进器，这是监控它大脑活动的“探头”。为了帮小鼠“减负”，科学家在这个推进器上方系了一个老虎形状的大气球，免得压得小鼠抬不起头来。
这只小鼠正在自己的“窝”里玩玩具——几个木制的汽车、娃娃。从显示器上看，它的大脑神经元活动很平静，“咔嗒咔嗒”的神经元活动声也很均匀。这时，林龙年伸手过去，它机警的躲开，而显示屏上显示的神经元活动立即密集起来，很多原来未激活的神经元都活跃起来，“咔嗒”声的节奏也有所变化。看来，小鼠对于敌人“入侵”产生了一些“想法”。
林龙年坦言，目前他们也没有完全读懂小鼠的心思，只有几种特定的惊吓情况能够读懂，而一些平和的情绪还有待研究。
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