混搭時代的腦科學家

《混搭時代的腦科學家》是由安婆婆所著的一本圖書。

基本介紹

• 書名：混搭時代的腦科學家
• 作者：安婆婆

基本信息

又一年高考偃旗息鼓。在一片玩穿越的題目是不是太坑爹，梯子放倒是該夸還是該罵的調侃過後，一個更現實的問題正等著解決：考生們是要填一個賺錢的專業呢還是賺錢的專業呢，還是更賺錢的專業呢？這個古老的問題，當年我考大學的時候也和母上大人發生過爭執。面對我一臉"非物理不報"的天真，她的告誡是，物理學純粹就是在研究所里喝西北風的專業，一旦踏上了就是一條找不到工作的不歸路。

作者介紹

安婆婆

掃描人大腦的

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論文內容

又一年高考偃旗息鼓。在一片玩穿越的題目是不是太坑爹，梯子放倒是該夸還是該罵的調侃過後，一個更現實的問題正等著解決：考生們是要填一個賺錢的專業呢還是賺錢的專業呢，還是更賺錢的專業呢？這個古老的問題，當年我考大學的時候也和母上大人發生過爭執。面對我一臉"非物理不報"的天真，她的告誡是，物理學純粹就是在研究所里喝西北風的專業，一旦踏上了就是一條找不到工作的不歸路。

如今十年過去，我現在參加的科研項目中有一個老師就是物理學家。每周去開組會，聽他和物理博士助手描述課題進展：怎樣打開顱骨把電極貼在大腦皮層上，怎樣計算神經電流的分布，怎樣分析一個神經網路圖，怎樣判斷癲癇在什麼時候發作……那種侃侃而談玉樹臨風的姿態，怎么和我媽口中喝西北風的吊絲形象那么不符呢？更重要的是，這一幫學物理的怎么潛入治療癲癇的隊伍中來了呢？

馬克老師並不是唯一的“外來人口”。他的好搭檔烏睿老師是統計學家，烏睿的博後開爾是數學博士，開爾的同事米其佑是個生物數學家。組會在座的十來個研究生里有一半是數學系的，另一半來自神經科學。從兄弟院校摻來一腳的丹尼爾是工程師，帶來病人數據的凱特是癲癇病的執業醫生。而我是無論如何也沒想到，當年放棄物理去讀生物，在學會了跑電泳養細胞餵老鼠一系列武功秘技之後，卻以一個腦成像數據分析員的身份出現在這種混搭風格的組會上。

人說世事難料，其實都在情理之中。把我們一幫人聚在一起的關鍵字叫做“腦科學”，是我們經歷了各自的專業訓練之後找到的共同興趣。當代科學界和我少時聽到的“科學家的故事”有不少差距，沒人能把自己關在小黑屋裡獨自做出大發現了。這是一個摸象盲人多於孤膽英雄的時代，每個人都或多或少地站在別人的肩膀上。在合作項目中，每個成員帶著自己的“獨門招數”，看一個未知問題可以怎樣翻譯成自己學科的語言，用已經掌握的知識去破解一部分的難題。項目組的最終目的是把大家的答案重新整合，就好比讓盲人們摸完象之後畫下各自的圖，再拼出大象的全貌。

這就是為什麼混搭是不可避免的。像我們這個癲癇病項目，旨在研究患者的大腦為什麼會出現短時間大規模放電的現象。為此，一方面要有神經專科的醫生來記錄和審閱腦電圖，另一方面要有數理背景的科研人員來量化數據。單這兩方就已經涉及到一群龐大的科研團隊。醫院這邊，由住院醫師接收病人和安排就診，專門的醫務人員負責操作和記錄腦電圖，專科醫生根據初始的數據進行判斷，歸納出問題的大方向。然後由兼職科研的醫學教授充當醫院和研究所之間的聯繫人，把數據帶到相關課題組。在課題組，物理學家用電磁學原理把圖譜還原成大腦活動，數學家為大腦活動建立模型，統計學家檢測和比較各種模型的好壞，神經生物學家設計實驗來驗證模型提出的假說。這一切努力的結果將是一系列學術文章。等到整個癲癇領域的文章積累到一定程度，人們在某一個問題上有了足夠共識的時候，學界的研究成果就能反饋給醫院，轉化成新的治療方法。

如果說我們各自在中學和大學接受的基礎訓練是一條單一的甬道，那它通向的研究生涯就是一座小徑分岔的花園。在共事的過程中，每個成員不可避免的去學習和消化其他學科的信息化為己用。就算是運用已掌握的知識，也得從新的角度用在新問題上。比如用麥克斯韋方程組還原大腦活動，方程還是那個方程，但是方程中各個變數對應大腦的什麼現象，需要物理學家進行變通。傳統物理學的對象是沒有生命的自然界，一個受過訓練的專家能毫不遲疑地算出電流在理想球面的分布；但他要計算電流在大腦表面的分布時，這個由千億個細胞組成的生命有機體要如何簡化成理想的物理模型，就超越了傳統知識的範疇。他得求助於神經生物學家，來確認哪些簡化是可以接受的，哪些是不能接受的。不能接受的那部分，就變成了探索性的課題，他要在生物學知識的基礎上，用舊有的原理建造出新的公式。

物理學家如此，其他各種學家都如此。沒有人能從單一學科把大腦的功能解釋清楚。從大了說，走向這座必定與他人交錯的花園，也是基礎科學研究這個大行業的趨勢轉向使然。就連“腦科學”這個名稱本身，也還是一個正在形成的概念。大學裡是沒有這個系可以讀的，只有數理化生各個傳統專業。那些專業教授的，是人類已經有能力回答的問題，以及它們是如何被人類解答的歷史。而“人類意識從何而來”這個核心問題，雖然古老得幾乎和文明史一樣悠久，它進入科學的範疇卻只是近兩個世紀才發生的事。對腦科學懷著原始興趣的年輕人，只能先挑選一條單一的甬道，然後背負著人類的經驗積累，在甬道盡頭會合起來去開創新的學科。

簡單回望一下歷史，最早旗幟鮮明地研究意識的是心理學，但它一直被歸為軟科學，甚至一些早期的理論在今天已經變成了偽科學。主要原因是在腦成像技術出現之前，人們沒有良好的觀測手段，以至於十九世紀到二十世紀初的心理學家們只能通過人的行為加上哲學思辨去猜測。到了二十世紀五十年代，計算機出現了，分子生物學出現了，它們以一種沒有預見的方式暗中為腦科學準備了溫床。從五十年代到八十年代這段時間，人工智慧是炙手可熱的時髦話題，人們利用計算機模擬去把已有的理論試了個遍，看人造的神經系統中能否出現類似意識的現象。在另一些實驗室里，熱衷於基因調控和分子轉導通路的生物學家們大大擴充了人們對於神經元的知識，不再停留於表層的形態學，而深入到神經元之間怎樣作為有機體互相作用的動態生活史。當然，早期的人工智慧沒能造出有意識的機器人，分子生物學的主要興趣也在於微觀層面的醫藥套用而不是解釋意識的起源。但這兩條路讓人們看見了深入探究大腦機能的微光。

到了八十年代末九十年代初，物理學家們大顯身手、心理學家們挺直腰桿的時代到來了。費曼先生在他著名的教科書中憧憬了一種量子理論的套用前景，它可以用來探測非常微弱的磁場。八十年代他的憧憬變成了現實，這種叫做 SQUID 的技術被用於測量人腦活動產生的磁場，它比地球磁場微弱將近一億倍。早在三十年代，薛丁格在他著名的方程里給出了氫原子自旋的計算方法。到了九十年代，新一輩的物理學家們利用這個方程來測量人腦中水分子的分布，繪出了首張清晰的活人大腦結構圖。更有利用此技術來探測血紅蛋白含氧量的功能性磁共振出現，讓大腦的實時活動可以被跟蹤記錄。有了這些工具，心理學家們不再是空手套白狼的算命先生，他們設計的行為實驗可以和觀測到的大腦磁場、血氧含量變化聯繫起來，使心理學理論有了生理依據。

今天的腦科學涵蓋廣泛，既有行為實驗，又有功能性成像；既有細胞培養，又有數學建模；既有疾病研究，又有意識理論；既有動物實驗，又有人類被試；既有計算機模擬，又有分子機理闡釋；既有事實探究，又有工程發明……總之，已經是個一兩句話無法概括，一兩篇文章也講不清的領域了。

如果你為了一腔年輕的熱血放棄了賺大錢的機會，跑到冷門的基礎學科學起了數學、物理、生物，然後發現學界的方向和自己的預想有那么一點點差距；或者你曾經為了賺大錢跑到熱門的套用學科學起了計算機、醫學、經濟學，然後發現賺錢並不是自己的真正興趣所在；又或者你曾經壯志滿滿的報考了工程系準備投身工業界，然後發現現實的需求不能滿足自己發明的欲望，那么彆氣餒，至少你還有腦科學家這一條備胎。至少在我見過的同行中，他們的教育背景涵蓋了上面列出的所有專業。至少我認為，交出志願表的那一刻並不能決定人的一生。世界是圓的，轉角永遠都存在，好奇心也能帶來比金錢更大的滿足感。你想成為什麼樣的人，也許比想讀什麼專業更重要。