中科院郭爱克院士：人类大脑在整体上是怎样工作的（上）

距今约五亿年，是现代生物的开始阶段，是地球上现代生命的起源。

本讲座选自中国科学院神经科学研究所研究员、中科院院士郭爱克老师于近日在“数据与认知——数据后面的科学”高端学术研讨会所做的题为《人类大脑在整体上怎样工作的？》的演讲。

郭爱克：当下人工智能、认知科学、类脑智能、进化智能、混合智能、群体智能等都非常热，很多单位都在成立认知科学、脑科学研究中心。

现代科学的发展进入一个新时代，人们一直在思考脑的本质是什么？智能的本质是什么？这是我们科学家要回答的问题，今天,我报告的主题聚焦在智力的演化和选择上。

一.《演化+选择》创造了生命世界的多样性

距今约五亿年，是现代生物的开始阶段，是地球上现代生命的起源。

生命世界中的一切的一切都植根于演化和选择。人类大脑不是被设计出来的，它是智力演化的伟大奇迹，是在浩瀚的历史长河中，演化和选择留下的鸿篇巨制；探索脑的工作原理，是揭示脑疾病发病机制和发展类脑智能的必由之路。

从鱼到人的进化，脑容量爬升的过程。人脑容量1400立方厘米，而黑猩猩脑容量400立方厘米，基因组的差别不到3%。

我在网上查阅了一些信息，特别是西藏极端环境下高原低氧代谢过程的演化和选择，这个过程可以追溯到3000亿年前，所以演化还在持续进行时。

有时候我们会觉得小猫小狗和人类差距甚远，但在达尔文眼中是惊人的相似。

《大脑如何思维》讲到达尔文过程的核心，所以演化和选择是我们理解脑的核心问题。

DNA双螺旋结构的发现者之一克里克（Crick）曾指出，生命体系中没有像物理学和化学那样“铁的定律”（rigid laws），演化产生机制，而且多半是亚级机制。在生命系统中，几乎很少有对一切生物问题普适的“规则”。

二．科学史上探索“脑-智”关系的若干里程碑事件

上图是生命科学领域的泰山北斗，包括达尔文等等。

让·皮亚杰，把“适应（adaptation）”看作智力的本质，人的智力发展过程被视为其适应水平不断提高的过程，“智力就是你不知道怎么办时动用的东西”。

拉蒙·卡哈尔，发现了神经元结构，“神经系统是由独立的神经细胞组成的”。

谢灵顿，提出了突触的概念，认为神经元的末稍分支与另一个神经元胞体或树突仅仅是接触，在原生质上并不连续。突触是脑的基本操作单元，它对于脑的重要性，就如同原子对物质，DNA对生命那样重要。

三．大数据时代的脑科学

在研究脑的过程中，最早有电生理技术，一直演化到今天的脑功能图谱、大数据脑科学。

当下国际上以及中国科学界也在组织脑计划，其中包括重大的国际合作计划，在介观层面绘制脑功能联结图谱，这是智能时代、大数据时代的脑科学工作的前沿方向。

脑功能联结图谱要从宏观脑区尺度、介观神经元网络尺度、微观突触尺度，以及更多的尺度上来绘制。

这是中国科技大学毕国强团队的一个研究成果，该技术可以构筑小鼠脑功能联结图谱，瞬间可以给出脑的连接。