央视“挑战不可能”在突破脑科学瓶颈

        CCTV "challenge" impossible in breakthrough bottleneck of brain science

                                    都世民（Du Shimin)

                     脑科学技术瓶颈一

                    多层面时空链接找不到有效途径

   20多年前，英国生物学家、DNA双螺旋结构的发现者之一弗朗西斯·克里克（Francis Crick），抱怨说：“我们无法忍受人类仍旧对大脑如何工作知之甚少”。

神经科学面临的第一个大问题是目前我们还没有关于脑如何工作的真正的理论假设。我们并不清楚信息在脑内是怎样被处理的、存储的、提取的，运动指令是如何产生并执行的，如何思考、产生情感和同情心。因此，必须整合分子细胞、突触、系统和心理等水平的研究，而目前无论知识还是技术均还未足够成熟到整合所有这些功能层次的程度。[1]

   段树民认为：“构建”人脑连接图谱依然面临挑战.“脑连接图谱的研究是当前脑科学研究的热点和难点。”目前，在分子细胞水平上，脑工作机理的研究做得不错，但是分子细胞水平解释不了大脑是如何工作的。要真正解释脑产生各种复杂功能的关键机理，还有赖于我们对脑在网络水平上的工作机理的理解[2]。

                     脑科学技术瓶颈二

                          感官功能替代机制

    正常人获取信息的75％都来自视感器官。可是盲人却不用视觉感官，采用听觉感官。盲人陈燕利用听觉感官，用自己发出的声波(击掌、喊声)，获取的声音信息可以识别面前的真人、假人即模特，身高、动静状态。识别20个小朋友的服装，四个药童身上背的水壶有两个塑料制品、两个铝制品。陈燕识别两个服装相同的儿童，衣服是否合身，要识别男女童，这20儿童中有四个药童服装相同，她全部分辨清楚。最后从四个相同服装药童中分辨不相同的地方，一开始她自己说输了，但她没有放弃，后来又过了20分种，她成功识别出穿药童服装的孩子身上背篓中，放置的水壶材质不同和相同的各两个。

让人惊奇的是，作为盲人利用声波，能识别服装类别，衣服是否合身，还能判别背篓中水壶材质。这首先表明人的识别功能不仅视觉，听觉也能。大脑怎么实现感官功能替代机制。生物学、物理学、电子学、化学、人工智能等学科该如何解读？

其实盲人听力识别不是陈燕独有功能。盲人李琦从15只狗的喝水声，识别目标狗。这是听力识别另一途经。

第三种是通过听力，听别人点人民币的声音，判断出点的数量，准确无误。这是视觉感官不具备的功能。

                     脑科学技术瓶颈三

                         脑开发实证 应推动脑研究突破

现在各国研究人员对脑研究的共识是：人脑计算与传统的“逻辑”数字计算机是完全不同的运行方式。人脑是一个高度复杂的、非线性的和并行的超级生物计算机（信息处理系统）。人脑能够组织它的组成成分，即神经元，比今天已有的最快的计算机还要快许多倍的速度进行特定的计算（如模式识别、感知和发动机控制）。

人类知道自己大脑的位置才500年的时间。过去人们根本不知道到哪里去找自己的大脑，当别人问你：“你的感觉、情感、思想、记忆、需求和欲望的中心在什么位置，”你可能会跟其他人一样，有理由推断说大脑在心脏和胃部，因为在这些地方直接体验到精神活动的生理表现，而且非常明显。知道大脑的相关知识是近30年的事。而地球出现生命是在450万年前。

以全球记忆速度比赛为例，1991年，举办第一届世界记忆锦标赛时，一个优秀的参赛者大约需要5分钟才能准确地记住并回忆起一副洗好的扑克牌。当多米尼克·奥布莱思( DominicO’Brien)以2分钟29秒的成绩打破这个纪录之后，专家们立即声称这几乎达到了人类能力的极限。15年后，回忆一副洗好的扑克牌，大约30秒钟就完成了.在2010年，中国记忆冠军王峰只用24.22秒，跨越了专家们议定的极限。这表明人类大脑有很大潜能可以发掘。十年时间，记忆时间差10倍。

央视挑战不可能展示：盲人陈燕和李琦，警官董艳珍的绝技不是大家都具有的，他(她)们也不是先天具有的，都是后天不断学习，不断开发的。董艳珍是百年祖传，盲人陈燕和李琦都是为了生存，独立自主，自我开发而成。突破了传统信息获取、传输、反馈模式。听力识别如同视觉所见一样。这种感官替代机制，大脑和心是怎样运作的。这不是神经回路和细胞层面能够解释的。中国脑计划应另辟新路，启动新机制，走中国自己的路。

中风病人利用音乐治疗疾病，也发现原先堵塞的脑区通道，却被音乐激励，导致新的通道替代原有通道，这种机制用细胞层面难以解释清楚。

婴儿大脑的功能和发育过程不是许多人所想象的那样,是些“无用或无能的小东西”，而是具有超凡的学习、记忆能力和智力非常发达的人——即使是在其早期阶段，就已经超过了最为复杂的计算机。

生物学家认为：大多数人的左脑处理逻辑、词语、表单、数字、线性和分析等所谓的“学术”活动。当左脑进行这些活动时，右脑更多地处于“阿尔法波”状态、或者说休息状态，随时准备协助左脑。右脑主要处理节奏、想象、色彩，幻想、空间感、完整倾向（整体观念）和维度。

后来的研究表明，当人们受到鼓励去开发他们以前认为很弱的思维领域时，这种开发不但没有削弱其他领域，反而好像产生了一种协同效应，使所有领域的智力水平都随之提高了。

乍看起来，历史好像要否定这些发现，因为大多数“杰出头脑”的发展都是不平衡的：爱因斯坦和其他伟大科学家的“左脑”都好像特别发达，而毕加索、塞尚和其他伟大的画家及作曲家都好像是右脑特别发达。然而，更深入的研究揭示了一些非常有趣的事实：爱因斯坦在上学的时候，法语考试不及格，但他在小提琴、绘画、帆船驾驶和想象力游戏等方面表现非常突出。

人脑是复杂的系统，人脑78%是水分，10%是脂肪，大约8%是蛋白质，重约1.5千克，看上去像核桃。它大概占总体重的2%，但却消耗20%的热量。中国脑科学权威认为大脑里至少有1千亿神经元，英国脑科学家认为有1万亿个神经元或神经细胞——这大约相当于银河系星球的数量！是计算误差？还是脑开发认识上有误差，误差是10倍之大，令人惊奇！如果考虑到每个神经元都以多种方式与1万至10万个其他神经元互动的话，这个数字就更令人震惊了。

                                 参考资料

[1]未来 10 年中国学科发展战略，脑与认知科学／国家自然科学基金委员会，中国科学院编，一北京：科学出版社，2011.

[2]崔雪芹,段树民：“构建”人脑连接图谱依然面临挑战, 来源：中国科学报,2016/6/4.

[3]“启动大脑”一书是【英】东尼。博赞( Buzan,T.)著，卜煜婷译，化学工业出版社，2015年1月出版。

[4]盲人陈燕挑战不可能,中国央视综艺节目，2016-07-01。

[5]盲人李琦挑战不可能，中国央视综艺节目，2016-06-30。

[6]警官董艳珍挑战不可能，中国央视综艺节目，2016-06-29。