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人类的大脑一点都不比浩瀚的宇宙简略，它是一个外在宇宙，说钻研人类大脑的神经科学（neuroscience）为“人类迷信的最终前沿”也毫不为过。
本文为《神奇的连贯组》举荐序《向人类迷信的最终前沿进军》
仇子龙 中国科学院脑科学与智能技术卓越翻新核心（神经科学研究所）
蒲慕明 上海脑科学与类脑钻研核心
人类大脑重约 3 磅（约 1.4 千克），被戏称为“三磅的宇宙”（three-pound niverse）。因为具备高度发达的大脑，咱们成为万物之灵，发明了灿烂的文化、革新了这个世界，同时还能够低头俯视浩瀚星空，昂首察看身边万物，摸索天然的神秘。
咱们的大脑中有数百亿个神经细胞（神经元），每个神经元与上千的其余神经元相连接，通过电信号与化学信号将咱们感触到的外界信息传递给大脑，大脑可做出即时反馈，当然也可沉思和摸索宇宙万物的法则。
美国驰名系列科幻电影《星际迷航》（Star Trek）中有一部名为 The Final Frontier，直译是“最终前沿”，意指摸索无穷宇宙为人类迷信的最终前沿。其实，人类的大脑一点都不比浩瀚的宇宙简略，它是一个外在宇宙，说钻研人类大脑的神经科学（neuroscience）为“人类迷信的最终前沿”也毫不为过。
“连贯组打算”与各国“脑打算”
本书是美国普林斯顿大学驰名神经科学家承现峻传授的优良科普作品，他用活泼的笔触刻画了世界各国神经科学家正在发展的一项摸索大脑神秘的雄伟工程——连贯组（connectome）打算。连贯组打算心愿全面意识大脑中各类神经元之间的连贯。
咱们曾经晓得人类大脑中的神经元约 1000 亿个，其中至多有几百种不同的类型，而每个神经元又同时与千个以上的神经元造成传递信息的连接点（突触），所谓大脑的连贯组打算，是对各脑区、各种类型神经元之间的相互连接状况进行全面的钻研与剖析。可想而知，这是一项何等艰巨的工作，因为须要采集和剖析的信息，其规模将发明人类历史之最。“连贯组”（connectome）一词从“基因组”（genome）衍变而来。
20 世纪 90 年代，美国能源部与国家卫生研究院（National Institutes of Health，NIH）主持的历经十余年的人类基因组打算（Human Genome Project，HGP）耗资 30 亿美元对人类基因组的 30 亿个 DNA 碱基实现了全测序。
这项打算全面获取了人类 DNA 里的编码基因及非编码区的碱基序列信息，大大增强了人类寻找遗传病病因、攻克简单疾病、促成身心健康的能力。2013 年 4 月，美国时任总统奥巴马在国情咨文中声称，人类基因组打算每 1 美元的投入至今已取得了 140 美元的超值回报。因而，美国 2013 年启动了钻研大脑的“脑打算”（BRAIN Initiative），以反对创新型神经科学钻研技术为重心，进而推动对脑科学和脑疾病的钻研。2020 年，美国在脑打算方面取得了一系列丰硕的成绩之后发表启动 2.0 版脑打算。
从 2013 年起，美国、欧洲及日本陆续发表了专攻神经科学的“脑科学打算”。中国科学院在 2012 年已启动了钻研脑联接图谱的策略先导打算。2021 年，通过神经科学专家们的重复研究，中国也启动了“科技翻新 2030：脑科学与类脑钻研重大项目”（以下简称“中国脑打算”）。人类向“最终前沿”进军的队伍中又减少了生力军！
脑科学的重要迷信问题：先天与先天哪个更重要
承现峻传授已经在 TED 做过一个十分杰出的科普演讲，介绍大脑连贯组的钻研，收场时他自嘲，大脑如此简单，让人忍不住产生疑难：这难道是咱们穷极毕生能够了解的吗？不错，咱们尽管晓得大脑是基于根本物理与化学原理组成的，却对大脑如何可能精确地区分与贮存海量信息，以及能同时进行思考与抉择等高级认知行为的机制仍知之甚少。
在本书中，承现峻传授提出，只有咱们全面地理解了大脑中神经元的连贯，就能够得悉咱们大脑贮存信息的形式、思维模式甚至如何产生高深的思维。事实是否真的如此？让咱们简略讨论一下书中的一些次要迷信观点。
首先，作者认为人的大脑组成不仅仅被基因组决定，更被连贯组决定。这是生物学界一个十分重要的争执——nature vs nurture：到底是先天还是先天的因素决定了人的方方面面，包含大脑的性能等？基因组代表先天因素（nature），从父母遗传而来，很难轻易扭转，而连贯组象征先天因素（nurture），是咱们在这个纷纷杂乱的世界中通过有数外界信息塑造后的大脑。在这个问题上，并非说基因组和连贯组就肯定是“东风和东风谁压倒谁”的问题，而是在何种档次上互相协调、奉献大脑性能的问题。人类大脑的神经网络大都是在出世后，由环境提供的信息塑造而成的。基因提供了神经网络构建所需的资料，而环境是塑造每个人举世无双的神经网络的建筑师。
在成年人的大脑中，尽管神经网络曾经根本定型，然而基因组仍在提供一些资料，使大脑的神经连贯仍有可塑性，能够通过学习，扭转神经连贯的传导、解决信息的效率和部分的突触构造。人类在进行学习与认知流动时，大脑中的电信号就会激活神经元，将许多基因关上或敞开，扭转神经元性能相干蛋白质的程度，使神经元的放电个性和神经元之间的连接点（突触）的传递效率产生长期性的变动。因而从这个角度上讲，连贯组修建在基因组之上，神经网络的架构反映了大脑的智力。
作者承现峻还认为，全面理解大脑的神经元连贯组，咱们就能够理解大脑的神秘。依据前文所说，咱们晓得所谓大脑连贯组，其实是个撑持动静脑流动的根本构造，在咱们的大脑接管并解决了外界信息之后，神经元之间的突触可能就会产生扭转，长期的变动就代表了咱们记忆的贮存。电流动再度激活这些突触，就反映了记忆的提取。解析出大脑的网络连接构造，只是了解大脑工作原理的一小步。
进一步来说，活体中的神经网络具备大量的动静信息（电流动），真正解码并了解这些电信息的意义和性能，能力了解大脑的工作原理。所以，假如如承现峻传授所说将大脑深度冷冻，保留连贯组的构造，那么因为咱们不能保留活体时的电流动，没有动静脑流动的信息，所以是否从连贯组的剖析中洞察出神经网络的工作原理，还是未知数。
方兴未艾的脑图谱钻研
如果咱们临时还没有方法洞察一个活人大脑中的神经元之间全面的电流动动静信息，那么钻研大脑连贯组还有意义吗？近年来，神经科学家意识到，咱们的低等认知性能及脑疾病的起因往往与大脑中神经元具备性能的神经连贯的异样无关。
咱们目前曾经能够通过模式生物，如啮齿类的大小鼠以及人类的远亲——非人灵长类动物，来对大脑中的特定神经连贯环路进行钻研，包含在高级认知性能中，在病理状态 [包含阿尔茨海默病、帕金森病、孤独症（自闭症）、抑郁症及精神分裂症] 中，哪些神经连贯组成的环路产生了变动。这些钻研曾经越来越受到神经科学家们的器重。
如果能意识到大脑中这些特定神经元的连贯模式及细节，确实能够极大地促成咱们对大脑工作原理的意识，并同时得悉脑疾病的起因与病理过程。值得一提的是，抑郁症和孤独症也是“中国脑打算”的重要钻研对象。连贯组打算波及海量的人力、物力与财力，堪比 20 世纪 90 年代的人类基因组打算，因而是政府组织大迷信打算的适宜主题。
尽管本书中论述的连贯组打算波及的许多前沿技术还有待进一步开发成熟，但近年来各国的科学家都意识到当初曾经具备多种科学技术，能够初步建设大脑的连贯图谱。这些翻新的科学技术能够揭示小鼠、猕猴乃至人类大脑神经元中的基因表白状况和各类神经元的空间散布信息。因而，“脑联接图谱钻研”主题曾经成了“美国脑打算”的重要方向之一。
2021 年 10 月，“美国脑打算”中对小鼠与非人灵长类大脑联接图谱的阶段性研究成果以 16 篇钻研论文的模式发表在驰名迷信刊物《天然》（Nature）上。结语摸索人类迷信的最终前沿，显然还须要数代人的不懈努力。“中国脑打算”曾经起航。
对中国科学家来说，要有所为，有所不为，在重要的前沿畛域，须要占一席之地。“中国脑打算”的整体架构以脑认知的根本神经原理为主体，以脑疾病钻研与类脑钻研为两翼，通过这样一体两翼的设计，期待能够经由科学研究的成绩，为“衰弱中国 2030”的总体目标贡献力量。
比方社会公众关怀的问题可能是：各国的脑打算是否能够厘清脑疾病的机理？是否能够晚期诊断、晚期干涉、延缓脑疾病的产生和倒退？是否能够通过脑科学钻研帮忙促成少年儿童的智力发育？特地是在中国曾经步入老龄化社会的时刻，是否能够通过脑科学钻研让苍老的大脑常葆青春？根底钻研与社会倒退密不可分，特地是脑科学钻研，脑苍老及脑疾病曾经成为社会倒退的微小累赘。
面临着重大的国家策略需要，“中国脑打算”须要攀登迷信顶峰的先锋队，也须要“接地气”的排头兵。迷信工作者须要在不忘攀登迷信顶峰的同时造福社会公众，做好脑疾病诊治工作的转化钻研，致力将科研成果转化为惠及千家万户的良药妙方。
在电影《星际穿梭》中，地球行将耗尽资源无奈存续，平时看起来毫无用处的宇航迷信和理论物理学反倒成了让人类能够星际移民而援救本身的救命稻草。
脑科学也是一样，看起来艰深难懂，却关系到人类生存的方方面面，从衰弱时如何学习与记忆到患脑疾病时如何痊愈。人类只有攻克一个又一个前沿能力发明更璀璨的文化，能力让本身耸立于茫茫宇宙之中。
向着人类迷信的“最终前沿”，让咱们像第一次飞入太空的宇航员加加林那样，豪情万丈地说：“让咱们登程！”头图：freepik.com 举荐浏览
作者：[美] 承现峻译者：孙天齐