科学家称未来人类或可下载并检索记忆

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科学家称未来人类或可下载并检索记忆

据国外媒体近日报道,人类是否能像电脑处理数据一样,上传并保存自己的记忆?科学家现在的答案仍是否定的。不过,在下一个十年这或许就会成为可以触摸的现实。随着神经科学的新发现层出不穷,以及计算机科学和人工智能等领域日新月异的发展,我们或许很快就能见到这些科幻小说里的事物变成可能。

不久前出炉的两个高调的科学计划也为这一构想提供了动力。今年2月份,美国总统奥巴马宣布将投资10美元,用于探索人类大脑工作机制、绘制大脑活动全图的计划;欧盟则宣布了一项投资13亿美元的计划,用于在硅基质上构建一个人类大脑。这些计划与将记忆上传到电脑的构想一样,都显示了人类在脑科学领域的野心勃勃。不过在这些计划实现之前,神经科学家必须先搞清楚我们的记忆是存在于哪里,如何工作。

“这显然超出了今天我们所具备的能力,”美国南加州大学神经科学家泰德伯杰(Ted Berger)说,“但毫无疑问,我们正开始探索如何复制大脑中的某些属性,以及复制某些特定大脑的属性。在几十年内,我们会得到有关这些问题的答案。”

泰德伯杰与来自维克弗斯特大学的山姆戴德怀勒(Sam Deadwyler)正在进行实验,通过电信号刺激老鼠海马体的特定部位,他们希望能把记忆植入到老鼠大脑中。“我们所能看到的,就是大脑会针对某个物体的空间和时间,作出特定的活动模式,”泰德伯杰说,“如果一只动物能记住一个红牛罐头,而不是可乐罐,那就意味着二者在空间和时间上存在差异。这是我们第一次可以在不同的记忆模式中寻找出这种差异。”

泰德伯杰称,他们能够使海马体失去能力,从而阻止记忆的形成,之后再用电击刺激海马体的特定区域,便能创造出“新”的记忆。“我们已经在猴子和老鼠的身上试验成功,”他说,“我认为在人类身上也能做到。”

在麻省理工学院,埃德博伊登(Ed Boyden)所领导的合成神经生物学小组正在为探索大脑研制新的工具。几年之前,博伊登及其同事在藻类中发现了一种可以将光能转化为电能的蛋白质。这种蛋白质被称为光敏蛋白(channel rhodopsin,又被称为光敏感通道),当它被引入到特定的神经细胞中时,便使细胞具有被光触发的特性。通过这种方法,神经细胞的活动模式可以被翻译成电信号,进而被绘制出来,并最终转化为代表一段记忆的计算机代码。

植入光敏蛋白的神经细胞相当于安上了一个以光来操纵的开关。博伊登希望能尽快地将这种方法应用到大脑细胞上。这对于脑部疾病的治疗来说不啻为一大进展。“我们之前的工作中已经成功地使大脑中的神经细胞停止工作,”博伊登说,“我们可以回放这些活动的模式,看它的反应如何。这不仅仅意味着增加一个对照组,你还要能够读取出来,在分子水平上构建和绘制大脑活动。我们已经在这些技术领域中开创了许多先例。”

南加州大学的泰德伯杰说,复制和上传完整的人类大脑记忆还有一个重大的障碍,即这些记忆在没有被运用的时候似乎消失了。“我们可以检索到某个微芯片上,说它上面保存着几个字节的记忆,我们可以在任何想要的时候看到它们,”他说,“这就好像通过购物目录,你可以在不同的箱子里找到并看到想要的东西。但这并不是人类和动物工作的方式。当我们运用记忆的时候,它们就存在;而当我们没有运用记忆的时候,我们就不知道这些记忆去哪里了。”(生物谷Bioon.com)

生物谷推荐的英文摘要

Nature Methods

Nature methodsdoi:10.1038/nmeth936

Channelrhodopsin-2 and optical control of excitable cells
Feng Zhang, Li-Ping Wang, Edward S Boyden, Karl Deisseroth

Electrically excitable cells are important in the normal functioning and in the pathophysiology of many biological processes. These cells are typically embedded in dense, heterogeneous tissues, rendering them difficult to target selectively with conventional electrical stimulation methods. The algal protein Channelrhodopsin-2 offers a new and promising solution by permitting minimally invasive, genetically targeted and temporally precise photostimulation. Here we explore technological issues relevant to the temporal precision, spatial targeting and physiological implementation of ChR2, in the context of other photostimulation approaches to optical control of excitable cells.


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本文作者2019-3-4 07:49
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