浙江西湖高等研究院贾洁敏:大脑特工队,揭秘大脑黑匣子-资讯-知识分子

浙江西湖高等研究院贾洁敏:大脑特工队,揭秘大脑黑匣子

2017/12/29
导读
人为什么会有记忆?为什么会有七情六欲?为什么会有三观?





一朝被蛇咬,十年怕井绳。




这句话的生物学背景是什么呢?


人为什么会有记忆?为什么会有七情六欲?

为什么会有三观?

大家思考过这些问题吗?



西湖教育基金会&中国科学技术馆共同举办

中科馆【杭+说】大讲堂,

浙江西湖高等研究院助理教授贾洁敏老师

带领大家一起探索记忆与情绪的奥秘!





网上报名的观众入场签到



中科馆大讲堂报告厅可容纳约500人,现场座无虚席,甚至有很多家长和小朋友坐在过道台阶上听讲。







1848年9月13日下午,美国佛蒙特州25岁的铁路爆破队队长Phineas Gage在工作时发生意外,一根铁杆刺穿了他的头部,但神奇的是,他仍然可以站起来并走到医院。

Phineas Gage大脑的前额叶受损,由于前额叶是令人具有领导力和计划性的大脑区域,这位爆破队队长因此变成了一个不负责任、做事毫无计划性和执行力的人。



一部分区域损伤后大脑会发生怎样的变化?

这成为神经生物学里程碑式的问题。



1952年之前,对于精神分裂症的治疗方法仅局限于残忍的电击疗法和切断疗法。

切断术是把精神分裂症患者的前额叶脑区去除,以解决其幻听、幻视和妄想的症状,这个方法对30%的病人虽然有效,但随之而来的是病人变得非常沉默和痴呆。发明这个方法的医生获得了诺贝尔奖,但在几十年后,这种残忍的治疗方法被令行禁止,这位医生也被一个他曾经治疗过的病人所谋害。

现在,对于精神疾病的治疗多依靠药物。


和爷爷一起专心听讲、认真思考


来不及记笔记就先把PPT拍下来



脑细胞包括:

神经元:神经系统的结构和功能单位,具有接受、整合和传递信息的功能。

血管细胞:运送营养物质和氧气给大脑。

胶质细胞:把血管细胞送来的营养传递给神经元。



在我们的大脑里有各种各样的神经元,种类达到三百多种。具体到每个神经元,由三部分组成:

胞体——决定作用(整合信息,发送决定)

树突——耳朵(信息输入)

轴突——嘴巴(信息输出)



神经递质——突触传递中担当“信使”的特定化学物质。

动作电位——指可兴奋细胞受到刺激时在静息电位的基础上产生的可扩布的电位变化过程。是神经元发出的信号,说出的“话”。



动作电位



 和妈妈一起听讲座、做笔记


大家在阅读这篇微信文章的时候,记住了贾老师讲课的内容,大脑里此时此刻就发生了许多的动作电位,很有可能我们的神经元已经长出了新的“耳朵”(树突棘)。


科学家们通过一个革命性的技术手段——光遗传学(Optogenetics),可以控制神经元让它开口说话,或是闭口不要说话。



科学家利用绿藻的趋光性,把绿藻的光敏感蛋白植入神经元里去表达,当我们用光照射这个神经元时,它就会发生动作电位,通过这种手段让神经元“说话”。


通过病毒把光敏感蛋白植入老鼠的神经元后,科学家再把一束光纤埋入老鼠脑袋里,然后把这只老鼠放进一个盒子里,隔一段时间会突然给盒子底部通电一次,被电击的老鼠会全身僵硬几十秒钟,这激活了老鼠对于电击惊吓的感觉,每次老鼠受到惊吓时光敏感蛋白就会表达,凡是涉及到的神经元都会“记录”下这个感觉。


随后,科学家把老鼠换到一个温暖舒适的环境,没有电击,只是通过埋入大脑的光纤引入蓝光,从而激活了负责恐惧的神经元。老鼠虽然没有真实地感受到电流,但仍然会出现全身僵硬的现象。这说明我们可以人为给老鼠植入“恐惧”的记忆,但这种记忆是“假的”,因为换到舒适环境里的老鼠并没有真实地被电击。


这就是为什么被蛇咬过的人看到绳子也会产生恐惧。



 活到老学到老~


而对于抑郁症、焦虑症、PTSD患者,他们甚至并没有看到所谓的“绳子”,也会产生恐惧感、焦虑感,因为他们的神经元在释放假的动作电位,比如说有的患者出现幻视的症状,就是负责“看”的神经元在“假”放电。



我们回到文章开头提到过的跌路爆破队队长的故事,他的大脑受损后,换了一份工作——马车车夫,通过每天骑马,负责把客人送到目的地,他大脑中受损的部分竟然神奇般地自我修复了一些。这说明,我们的大脑具备一定的修复功能,老年痴呆症等疾病的患者可以通过康复手段来治疗。



如果大脑这个黑匣子被完全解密,科学家们将研究出大脑如何产生情绪、如何产生意识、如何进行逻辑推理。

随着科学的发展,人们可能会没有隐私,因为脑中所想都可以被仪器所探测。而把情绪和意识移植到机器人身上,未来,机器人也会有感情,也可以“爱你”。






进入到提问环节,现场观众不论是爸爸妈妈,还是小朋友们,甚至是爷爷奶奶,都纷纷举手希望能得到贾老师答疑解惑。


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在这里小编精选了几个问题和没能去到现场的小伙伴分享~


Q1:对于中风或偏瘫的病人,康复科是否可以起到实质性的作用?

首先,康复科肯定是有作用的。但由于康复治疗是一种“定制化”的治疗手段,会因为病人的年纪、病史等不同因素而采取不同的康复计划,现在很多医院的康复科在帮助病人恢复健康后并不能完全解释背后的原理。因此,贾老师建议,将康复科的病人信息和治疗方法数据化、模块化,通过分析大量的临床数据,针对不同的病情逐步形成固定的康复程序。“我们的医院有大量的数据,就像无数的珍珠,但我们欠缺一些数据分析的能力,如何把这些珍珠串成项链和手链,是问题的关键。”



Q2:这个问题来自一位和父母一起来听讲的小朋友:小朋友的大脑和老年人的大脑有什么不同?

在我们刚出生的时候,我们的大脑里有很多很多神经元和它的“耳朵”,在我们学习走路、学习说话的过程中,有用的就留下来、没用的就消失了。另外,我们的大脑每天还会持续地产生新的神经元,年轻人的大脑产生的数量比老年人的多一些。从功能上来说,年轻的大脑可塑性更强,小朋友学习新事物的速度比成年人更快,这是由于年轻大脑的突触传递信息的能力更强。此外,我们的大脑在成长过程中还会发生无数的变化,贾老师也鼓励小朋友们将来在学习中亲自去一探究竟。




Q3: 中医的针灸和神经生物学有联系吗?

贾老师的回答十分严谨,她说:“凡事都有三百六十度,我只能从自己所学的知识背景尝试解答这个问题。”针灸所扎到的穴位应该是神经纤维富集的地方,用针扎和之前所讲的用光刺激小白鼠的原理相似,是另外一种刺激,是机械的,神经元被刺激以后会兴奋,会释放某一种特殊的递质,可能是让人愉悦、肌肉放松或是紧缩的,目前对于中医和神经生物学的联系仍处于一种混沌的状态。如果科学界打开了所谓的大脑“黑匣子”,贾老师预测针灸可能和动作电位的发放有关。




 贾老师的精彩讲座收获了在场听众的热烈掌声 



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 讲座结束后,大家“包围”了贾老师继续提问




西湖教育基金会成立于2015年,是浙江省民政厅批准成立的非公募基金会。西湖教育基金会是西湖大学的举办方及西湖大学捐赠基金的筹资主体,西湖教育基金会理事会由施一公、陈十一、潘建伟、饶毅、钱颖一、张辉、陈越光、甘中学、赵伟以及其他社会贤达构成。



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