了解脑科学 关注脑健康 – 半杯清茶社 “读懂大脑 – 浅谈脑科学”讲座报道

强力

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2022年1月22日,新年伊始,半杯清茶社年后的第一次公开讲座《读懂大脑 – 浅谈脑科学》如期上线。我们有幸邀请到华府乔治城大学神经科学系的吴建永教授为大家科普脑科学并讨论一些有趣的相关话题,诸如欲望、迷信、记忆、与睡眠。

吴建永教授出生于北京,在北京大学获得学士,硕士和博士学位,来美后在耶鲁大学做博士后,现任教于乔治城大学神经科学系。主要研究方向是大脑皮层微线路和神经元群体行为。

除了科研和教学,吴教授也时常撰写科普文章,目前已发表了上百篇科普文章,内容包括生物学知识,科学家生平,等等。 吴教授也举办过多场生动有趣的科普讲座。他的讲座以提问题,讲故事,举例子的方式由浅入深,把复杂的神经生物学知识简明易懂地呈现出来,深受听众好评并引发深入讨论。

(吴建永教授)

吴教授此次的讲座主要包括了四部分内容:

  • 我们为什么需要一个大脑
  • 大脑的宏观和微观结构及功能
  • 从“鳄鱼脑“(欲望)到人脑(对欲望的抑制)
  • 记忆的分类和形成

在回答动物为什么需要大脑的问题时,吴教授以生命进化和组织复杂程度递增为线索,提到从单细胞生物进化到多细胞动物,再到多个动物体组成的群体,如鸟群,非洲白蚁塔,人类社会,直至AI和非生命智能的更高级的社会组织结构。复杂组织内部的每一个成员(白蚁塔里的白蚁,脑内的神经细胞,人类社会的个体),对其隶属的复杂组织的终极目标并不知晓,只是各自恪守一些简单规则终生忙碌。而社会组织的结果往往有意想不到的意义,比如白蚁塔给白蚁提供一个在干旱酷热的非洲沙漠赖以生存的环境。推想至人类社会,自古以来体力弱小的人类就是依靠有效的群体组织战胜各种凶猛庞大的动物。至今任何个人离开社会也无法生存。而大脑的进化发育对组织有效社会结构至关重要。

(白蚁塔照片)

在谈及我们拥有860亿个神经细胞的人类大脑的宏观和微观结构时,吴教授介绍了神经细胞的传导方式,并着重介绍了大脑的各种功能区,以及左右脑的分工和连结。用裂脑人的例子讲解了不同脑区的组织和协同工作 。 在上世纪中叶,由于缺乏治理癫痫的有效药物,为治疗严重的癫痫病人,曾经采用将左右脑之间的神经线路(胼胝体)切断以阻断癫痫的反复发作。而失去胼胝体连结的裂脑人呈现出一体两人的左右分离的特点。这些病例也为研究左右脑功能起到重要作用。

关于脑的发育与进化,吴教授讲到著名的棉花糖实验,用测量幼童对眼前欲望的抑制能力预计日后与事业成功的关系。虽然这个实验存在争议,但仍说明大脑皮层的前额叶对生物的本能欲望有抑制作用。从动物脑的进化和发育出发,可以把从负责基本功能(如愤怒,恐惧,奋斗,逃跑,同情,满足等)的脑干和基底节看做隐藏在人体中的“鳄鱼脑”。而大脑新皮层特别是前额叶拥有更大的面积并负责如感觉认知,思想语言,逻辑推理等高级功能,代表着人脑。 “鳄鱼脑”和人脑在对人的生理欲望的产生与抑制存在着对抗,而这种对抗是许多心理疾病的基础。“鳄鱼脑”中有两套多巴胺系统,分别用于巩固动作学习和奖励人的社会行为。它们是行为习惯养成的基础,也是毒品成瘾和帕金森病的关键结构。某些人类行为如赌博和迷信行为也是通过多巴胺系统形成和巩固的。

(棉花糖实验)

最后吴教授讲到记忆的分类,包括工作记忆,内隐记忆,和外显记忆。以最著名的由于海马切除而导致外显记忆完全丧失的神经科病人H.M.为例,讲解了内隐记忆和外显记忆的分离。作为在不同脑区形成的两种长期记忆,在基底神经节形成的内隐记忆(也叫肌肉记忆)让幼年习惯,母语口音和运动技巧形成长期记忆。而外显记忆包括的是可以讲述出来的经历和知识。它的形成包括在海马体的短暂储存和在深度睡眠期向大脑皮层转移并巩固强化。创伤和衰老带来的海马体损伤和睡眠减少都会造成外显记忆能力的下降。

(海马被切除的H.M.)

吴教授由浅入深地把脑科学基本知识带给听众,引发了大家长达两个半小时的丰富多彩的问答与讨论。讨论部分由同是神经生物学家的刘嫄博士主持。听众提了三十多个问题,涉及甚广,包括左右脑的功能,意识和大脑的关系,计算神经科学,意识是否有中央协调系统,大脑里是否有非物质,identity是否可复制到芯片,梦, 潜意识,脑健康保健,Alzheimer’s的诊断和改善,经络和神经系统,跨文化的脑研究,科技和心理疾病,是否有其它记忆系统,棉花糖实验的解读和争议, 人和动物前额叶的区别,等等,包罗万象,精彩纷呈。

此起彼伏的热烈讨论直至午夜,大家仍然意犹未尽。大脑,思维,意识,人工智能,心理,哲学,等等话题,反映了人类对自身充满疑问和好奇。

讲座结束后,我们收到不少关于吴教授讲座的评论和反馈,这里精选数个如下:

“很会讲科普。举的例子非常形象,触发想象。比如《红楼梦》的故事藏在书的哪里?音乐可以在交响乐团的哪部分找到?由此及彼,从这些体验理解意识的不定式“

“由浅入深,形象描述,科学验证。普及了人人都关心和期待的现代科学与保健常识。并激起了此起彼伏,源源不断的哲学探讨,的确丰富多彩“

“非常擅长把复杂难懂的专业概念用浅显平常的比喻解释清楚,很是难得“

“其实讲的很多是他自己专业之外的‘课外知识’,很多问题应该是心理学家和哲学家思考的问题。可见他有很多哲学思考”

篇幅有限的文字报道,难以详尽记录数小时丰富精彩的讲座和问答。有兴趣观看讲座录像的读者,可以复制下列两个链接之一观看视频录像。

(1)http://tea4soul.org/misc/new2022/naokexue012222.mp4

(2)https://youtu.be/y3Bc1nN-0BE

璐明

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