精神分裂症发病源头在语言区,脑部神经元可以重构,重复学习可以增强记忆力,这场论坛上学术界权威们公布了大脑研究最新成果

本文首发于上海科技报

2018世界人工智能大会类脑人工智能主题论坛日前在沪举行,来自世界各地的类脑人工智能领域顶尖专家、产业界代表齐聚复旦大学,共同展望人工智能领域发展的机遇和挑战,研讨神经科学、大数据、交互式机器人等前沿领域与人工智能的交融共生与发展趋势。

在本次大会上,学术界的权威们公布了大脑研究的最新成果,这些成果有望为未来的人工智能发展提供一些启发。

脑部神经元可以通过外界变化重构

“哺乳动物的大脑的进化是非常有意思的事情,刺猬是非常原始的哺乳动物,它的大脑比人类要小得多,但是刺猬的大脑当中也会有不同的某种功能性结合来负责接受来自周围的体感,有意思的是有体感的功能区里的神经元都会对外界的刺激产生反应。”英国伦敦大学高等研究院感知学习中心主任科林·布莱克莫尔在题为“基因、可塑性和神经计算”的主旨报告中指出,神经元可以根据外界的变化,进行各种重新的架构。

科林·布莱克莫尔举例说,比如遮住一只猫的眼睛几个小时,我们可以发现视觉区域的神经元功能有很大的影响。又比如我们把正常人和拉小提琴拉弦乐的人的左手进行了比较,我们发现如果一个人小提琴拉得越早,大脑方面跟手指相关的区域就会越大。还有在多年前进行的对于青少年电脑游戏的脑部变化的研究发现,在持续玩电脑游戏一周后,科学家们发现,红色和黄色的灰质由于每天玩电脑的情况而有了大大的改变。

科林·布莱克莫尔认为人类大脑发展的一个非常重要的阶段就是四五千年前开始出现了书写和阅读等功能,很显然这种阅读能力和写作能力绝对不是几百万年前人类大脑在发育的时候因为基因突变做好准备的产生的功能,我们的大脑结构也和25万年前的人类祖先没有很大的区别。

重复学习可以增强记忆力

中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心主任蒲慕明同样阐述了大脑可塑性的问题,他在题为“突触可塑性与机器学习”的主旨报告中向在座的科研工作者们介绍了人类记忆产生的秘密。

蒲慕明的科研团队进行了一个将声音信号对足部的电击整合在一起的小鼠实验。当小鼠学习到了这种恐惧记忆之后,就出现了结构性的改变。通过电击跟声音信号的同时刺激,会使得过去突触和突触之间的连接得到了加强。同时在原有的脊柱上面,开始出现了新的突触棒。实验发现,这种恐惧记忆不是产生一个全新的突触,而是原有突触在形态上发生改变。在获取记忆的最初几天里面,新突触的成长速度非常快,随着新的突触的产生,原有的突触可能就会消失。

蒲慕明说,通过研究,他们发现人类的大部分神经元的连接是在出生之后产生的,在前几年中,他们的神经元网络在大幅产生。

但是我们的记忆如果不间隔重复,会消失。蒲慕明发现,记忆有很多方面,包括记忆存储、记忆提取、记忆衰退。只有被使用的记忆会被大脑存储下来,不断被重复的这些记忆会被大脑存储和整合。

精神分裂症发病源头在语言区

“复旦大学前些年购置了一台3T的核磁共振仪,一台7T的核磁共振仪,还有一台11.7T的核磁共振仪,这些设备使得复旦成为了亚洲最好的影像中心,对大脑的研究有了很好的工具可用,在实验手段上也有了很大的突破,使得我们对大脑能够看得更清、看得更全,看得更准。”复旦大学类脑智能科学与技术研究所所长冯建峰在题为“用多尺度和多模态数据窥视你的大脑”的主旨报告中介绍了复旦大学在脑科学领域的最新发现。

精神分裂症的研究虽然持续了300多年,人类一直对这个疾病一筹莫展,没有重大研究突破。冯建峰介绍说,目前已经发现精神分裂症最早的原因确实是在语言区,后来慢慢的会转移到其他区去。我们尝试从基因到影像、到行为,观察它们之间的关联度,可以看到导致语言区异常的基因主要是FOXP2。

而在脑影像方面,复旦科学家也取得了大量的进展。冯建峰介绍说,通过脑影像的处理,我们可以在很短时间内告诉病人是否要进行溶栓手术。这个技术已经在上海第一人民医院和中山医院试用。

图片由复旦大学提供

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