大腦記憶密碼

大腦記憶密碼”終於被解開，在此項研究的所在地--華東師範大學腦功能基因組學重點實驗室，研究的主持者之一林龍年博士為記者詳細介紹了破譯“密碼”的全過程。

基本介紹

• 中文名：大腦記憶密碼
• 地點：華東師範大學
• 主持者：林龍年
• 方式：通過檢測大腦編碼單元的活動

大腦記憶密碼發現

大腦記憶密碼”終於被解開，在此項研究的所在地--華東師範大學腦功能基因組學重點實驗室，研究的主持者之一林龍年博士為記者詳細介紹了破譯“密碼”的全過程。

觀察腦活動有了直觀“平台”

林龍年博士說，人類大腦是一個由約140億個神經元組成的繁複的神經網路。但過去我們只能間接地通過對人的行為的測試來觀測腦記憶的形成，即使像我們大家熟知的腦電圖、核磁共振等檢測儀器，也只能觀察到大腦活動的一個“籠統”情況。

如今他們的這項發現，就如同為人們觀察大腦活動搭建了一個直觀的“平台”，即通過檢測大腦編碼單元的活動狀態直接解讀大腦在學習過程中記憶的形成。

96根微電極插入小鼠“海馬”

林龍年問記者，你知道“海馬”嗎？這是一個與記憶密切相關的大腦結構，因其形似海馬而得名；它負責將人們新的經歷轉化為長期的記憶。海馬受損的病人會日復一日津津有味地閱讀同一張報紙，還總覺得自己是在看新聞(這一研究的另一位主持者錢卓，於1999年率研究小組，正是通過調節小鼠的海馬和前腦中的NR2B基因，在普林斯頓大學製造了著名的“聰明鼠”，揭示了學習與記憶過程中的重要分子機制)。

那么，記憶在神經網路的層次上又是如何編碼的呢？換句話說，記憶在大腦中的物理形式是怎樣的呢？為了獲得這個對揭示大腦工作原理至關重要的答案，林龍年與錢卓一起，花了整整兩年，運用最新的高密度多通道在體記錄技術，以小鼠為對象進行了一系列的研究。

小鼠海馬腦區只有半粒米大小，為了儘可能多地觀測到單個神經元的活動情況，研究小組研製了世界上最輕巧的精細微電極推進器，把96根比頭髮還細得多的微電極插入小鼠的海馬區域，成功地記錄到了多達幾百個神經元的活動情況??傳統的方法在小鼠上只能記錄到幾個至二十幾個神經元。

“這一步非常重要，”林龍年博士介紹說，“假如只能觀察到幾個神經元，就談不上對神經元群體的編碼進行分析了。”

接下來，研究人員設計了幾種新穎的行為模式來研究小鼠的神經編碼，一種是在特定環境中給小鼠背部突然吹上一陣冷風，就像武俠小說中描寫的在月黑風高之夜，一陣突如其來的嗖嗖陰風會使人頓感毛骨悚然一樣，小鼠對這樣的刺激會感到驚恐。

另一種有趣的模式是，把小鼠放在特製的小電梯中做自由落體下降，如同人們在乘坐的電梯突然失控墜落的過程中所獲得的記憶會刻骨銘心一樣，小鼠對這種極其刺激的經驗也會印象深刻。“由於這些經歷能夠產生令人難忘的記憶，我們猜想大腦中會有許多神經元參與這些記憶的編碼，因此我們希望通過巧妙的實驗設計與新記錄技術的結合，來探索和破譯大腦編碼的奧秘。”

其後的實驗觀察發現，小鼠的海馬區對這種驚嚇刺激果然有著各種各樣的放電反應，根據它們的反應特徵，研究人員發現這些神經元組成了記憶編碼的神經網路單元。

更有意義的是，這些編碼單元通過它們的激活狀態可以把任何一種驚嚇經歷轉化成一串二進制數字，這種數位化的編碼形式使得科學家們能夠對不同的個體乃至不同種群動物的大腦編碼活動進行直接的比較和分析。在觀察到了這一有趣的編碼方式後，錢卓教授曾感慨地說：“大腦記憶系統這種精美的操作設計真令人嘆服！”

人類的記憶到底在哪裡？它在大腦的哪個層面存在？它是如何獲得、鞏固並被回憶的？昨天，41歲的林龍年博士站在華東師大上海腦功能基因組學研究所里宣布，他和美國波士頓大學的錢卓教授在世界上首次發現了大腦記憶的編碼單元，這被認為是為解讀人類大腦密碼提供了可能性。

記憶在哪產生？

“我們在大腦神經元網路層面發現了記憶活動。”在進行了2年半的實驗研究後林龍年說，這個神經元網路層面的首個記憶研究成果，可能會對將來人類發現大腦秘密提供一把鑰匙。

大腦中的神經元網路活動直接決定人類行為。目前世界上對人腦的研究在底層的基因分子層面和突觸(神經元連線點)、神經元網路以及行為層面同步展開。

可適用於人類讀人類思維理論可行

雖然目前林龍年的實驗對象只是小鼠，但是，這為人類最終破解大腦的記憶密碼提供了一把鑰匙。因為人腦和鼠腦乃至世界上大多數哺乳動物大腦的“海馬”所用編碼方式都是一樣的，因此，科學家們推測，人的大腦很可能利用同樣的原理來完成記憶之外的其它高級認知功能。

這是否意味著，以後在人的腦袋上也戴一個同樣的機器“帽子”，然後我們就可以坐在電腦前“看”他在想些什麼？林龍年表示這從理論上來說是可能的，但從技術操作上難度太大。

首先，人類大腦有140億個神經元，目前最先進的儀器也只能讀到小鼠的260個神經元，所以要研發出一種能夠監控140億個神經元的“帽子”難度非常大。其次，這個“帽子”要戴到腦子裡面去，給人的大腦插上電極還有倫理和實際操作方面的困難。

人腦記憶破解可研製獨立思考機器人

一旦人類大腦的記憶原理完全被破解，就可以據此研製出具有人類思維方式的機器人，他們能夠獨立思考，懂得聯想，甚至有情有義。這種前景讓人又喜又憂，可能是美麗的畫卷，也可能給人類帶來滅頂之災。當然，這種構想還非常遙遠，但卻再次證明了科學是把雙刃劍。

“咔嗒、咔嗒———”這不是小鬧鐘的秒針走過的聲音，而是一隻灰色的小老鼠“思考”的聲音。記者昨天在林龍年副教授的實驗室中，通過儀器聽到了小鼠大腦神經元的活動聲，努力聽懂這種聲音，就是科學家們正在從事的研究項目。

小鼠頭上插著一個特製的精細微電極推進器，這是監控它大腦活動的“探頭”。為了幫小鼠“減負”，科學家在這個推進器上方系了一個老虎形狀的大氣球，免得壓得小鼠抬不起頭來。

這隻小鼠正在自己的“窩”里玩玩具———幾個木製的汽車、娃娃。從顯示器上看，它的大腦神經元活動很平靜，“咔嗒咔嗒”的神經元活動聲也很均勻。這時，林龍年伸手過去，它機警地躲開，而顯示屏上顯示的神經元活動立即密集起來，很多原來未激活的神經元都活躍起來，“咔嗒”聲的節奏也有所變化。看來，小鼠對於敵人“入侵”產生了一些“想法”。

林龍年坦言，目前他們也沒有完全讀懂小鼠的心思，只有幾種特定的驚嚇情況能夠讀懂，而一些平和的情緒還有待研究。