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50岁患阿兹海默症,20岁就会出现症状?诺奖夫妇透露,通过早期诊断可提前治疗

2019/9/20 17:46:23

50岁患阿兹海默症,20岁就会出现症状?诺奖夫妇透露,通过早期诊断可提前治疗

 

美国科幻电影《超体》中,主人公露西因误食某种化学物质刺激了神经中枢,大脑完成了100%的开发,从一开始“莫名其妙”掌握了多种语言,到能够感知世界所有角落任何一个人的移动轨迹,意外成为了一台“人工智能”。电影故事虽然魔幻,但无疑又一次激起人们对人类大脑未知领域的好奇。

 

在10月31日上午举行的首届世界顶尖科学家论坛(上海·滴水湖)上,2014年诺贝尔生理学或医学奖得主爱德华•莫索尔、梅•布里特•莫索尔接受解放日报·上观新闻记者专访时表示,人类与人工智能最大的区别在于人脑所具备的情感记忆,“与其讨论人工智能是否会取代人类,不如先深入探究如何让人工智能技术更好地帮助我们了解自己的大脑。”

 


 

用巧克力、香蕉和乐高积木完成了发现

 

 

梅与爱德华是诺贝尔奖历史上第五对“诺奖夫妇”,他们因在大脑内嗅皮质中发现网格细胞双双获得诺奖。

 

什么是网格细胞?梅•布里特•莫索尔举了一个例子。“大家都知道大脑中如果缺失海马体,那或许下一秒离开房间后大家就会立刻忘记我说的话。”为了探测海马体与人类记忆的关联,梅的导师在上世纪60至70年代将试验鼠放置于封闭空间中进行试验,于是探测到小鼠在找寻方向时,大脑中的海马体激活,产生了电流。而帮助小鼠为自己“定位” 的正是内嗅皮质层中的网格细胞。

 

但发现人脑中的“GPS”只是研究的开始。通过对海马体上游区域的研究,梅和爱德华在规律运动的一系列细胞中精准定位了网格细胞的,这些不同大小的“GPS”、叠加起来后形成了线性的位置场,人类大脑中关于“自我定位”的秘密开启了解密之旅。

 

 

开始了解了空间与记忆的关联,爱德华的研究揭开了下一个谜团:时间与记忆的关联。通过将实验鼠放置在颜色黑白交替变化的空间中发现,小鼠大脑网格细胞的变化速度与颜色变化同步,说明神经细胞的反映时间与环境变化的时间完全吻合。这一变化反映出人类记忆的规律,解答了我们为何能记住事情的先后发生顺序。

 

梅和爱德华的研究还使用了普通人看来再稀松平常不过的辅助工具:香蕉,巧克力和乐高积木。“通过移动乐高积木的位置,实验鼠的大脑会发出信号,相当于你去餐厅吃饭,到了后却发现没有椅子,此时大脑中的示踪细胞就会帮助你识别场景、空间,也就是位置。”

 

走在人民广场闻到炸鸡香也与大脑记忆有关?两位莫索尔给出的答案也是肯定的。对实验鼠进行训练时,当闻到巧克力的浓香,小鼠就往巧克力那头跑,闻到香蕉对的清甜,小鼠就往香蕉那头冲。梅表示,小鼠大脑中的传感器会将气味与空间位置进行关联,在下海马体的内嗅皮质层都有活性被激发,这也是为何我们常常能“闻香而来”。

 


 

变聪明了的AI会取代人脑吗?

 

 

利用网格细胞构建地图,利用位置细胞精准定位,人脑的这种定位方式“传授”给机器,就能让机器像人脑一样进行导航、定位和感知时间顺序。这将是梅和爱德华的未来工作方向。

 

“机器还有一个优势,就是进行自主的深度学习,让其定位能力快速演进。”爱德华介绍,目前已有一些深度学习团队在对人工智能进行时间和空间定位的训练。“人脑的演进经过了上亿年,而AI的深度学习可以加速这个过程。”

 

机器可以学习大脑的定位能力,自然也可以学习其他能力。目前人工智能系统的开发,都是基于对人脑运行机制和信息算法进行模仿的。“我们只有搞懂了自己的大脑,才能更好地开发AI。”爱德华说。

 

人工智能与脑科学研究的关系如此密切,以至于人们开始担忧:是否有一天,人工智能将超越人脑,取代人类?

 

“电脑对于精确计算、快速处理大数据是非常擅长的,但在执行认知、决策和模拟感情方面是短板。”在记忆功能上,神经细胞可以把情感传递出去,有情感的记忆会更鲜活,这个结论爱德华和梅已经通过实验证明。“但是我们给计算机输入算法和位置要素,让它实现导航功能,但我们却无法输入情感。”

 

同样的道理,就算我们把人身体中每个基因都复制给AI,它也永远不会变成另外一个你。

 

“把我所有基因组合起来,并不能造就另一个我。”梅以克隆大脑来做比喻。“我现在活了55年了,我有55年的体验和情感,这是我的复制品没有经历过的。人之所以为人,是因为我们的生物组织在不断与环境交互。对机器,我们可以给它所有功能性细胞,但要把记忆和体验都传递给它才是目前人工智能研究最大的难点。”

 

既然人工智能的研究基于对人脑的开发,那么目前人类对大脑的了解达到什么程度呢?“乐观地说,我们今天知道的比昨天更多了,但无可否认,目前我们对人脑认知还只是皮毛阶段。”爱德华表示,神经科学发展速度非常快,但我们还有很长的路要走。

 

 


 

50岁患上阿兹海默症,20岁就能治疗?

 

人们有时会觉得自己没有方向感,会不会是大脑出现了问题呢?梅笑着说:“我觉得这其实只是一个注意力问题,如果你关注一些移动的物体和人,就会有很好的方向感,如果你不注意就会迷失方向。”她说,认路是一种注意力和记忆结合的能力。

 

梅与爱德华的工作还有一个重要的意义,就是治疗阿兹海默症。目前阿兹海默症的诊断,主要还是在患者出现患病症状以后才到医院做脑电图进行确诊。“其实一个50岁患阿兹海默症的人,在他20岁的时候,大脑细胞上就会出现症状。”梅指出,利用他们在实验室里对动物脑细胞进行标记和监测的方法,可以作为早期诊断阿兹海默症的工具。“提前介入治疗,缓解组织细胞的死亡和病变,这将有望成为治疗阿兹海默症的有效手段。”

 

当手机成为现代社会人们离不开的通讯与娱乐工具,“网瘾”“游戏成瘾”等话题常常让人疑惑,是否我们大脑发出了什么信号,让人类对一些事物如此痴迷?对于记者的提问,爱德华说,其实玩网络游戏上瘾和对其他东西上瘾没有特殊差异,比如对毒品的上瘾就是大脑中发出了强烈的信号迫使人们做出一些激烈的行为,同样的原理也可以发生在对网络游戏成瘾中。

 

他表示,大脑结构复杂,掌控着我们所有的行为,“但对于脑科学来说,人类为何对某些事物成瘾只是我们研究的很小一部分,因为还有更多与大脑有关的研究领域等待我们探索。”

 

去年6月,爱德华参加了在德国林岛举办的第67届林岛诺贝尔得奖者大会,对于这场全球青年学生与诺奖得主面对面乃至一对一交谈的盛会,爱德华印象非常深刻。“面对面交流是探讨学术想法和应用途径最有效的方式。”爱德华期待在此次世界顶尖科学家论坛最后一天的议程中,能与在场的青年科学家有更多交流。