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无脑动物研究或可破解大脑之谜

已有 842 次阅读 2024-1-28 10:51 |系统分类:观点评述

                       无脑动物研究或可破解大脑之谜

  1. 大脑之谜及研究困境

      每天早晨一醒来,我们就要动脑了:是再躺一会,还是立即穿衣起床?起床之后又要动脑了:是先锻炼一会儿,还是立即做饭?一天之内,我们需要不断动脑,不断思维,不断做出各种各样的决定。我们的大脑无时不在转动,然而我们对大脑运转的秘密却一无所知。大脑如何做出决定?思维机理是什么?意识是什么?智慧何在?喜怒优思悲恐惊的机理是什么?等等等等诸多疑问,至今仍然没有答案,仍然困扰着人类。脑科学被誉为科学研究皇冠上的明珠,是人类科学研究需要攻克的最后堡垒,是人体最后的谜团。

      许多顶尖科学家为破译脑科学之谜殚精竭虑却收效甚微。最著名的是“分子生物学之父”克里克,从1966年开始进行意识研究一直到2004年去世,期间38年,也没有搞清楚意识究竟是什么。20世纪末,脑科学引起了政府的高度重视。1990年美国总统布什宣布:20世纪的最后十年为“脑的十年”并投入大量经费,然而十年过去了,却进展不大。1995年,日本政府启动“脑科学时代”计划,政府宣布投入200亿美元把“认识脑、保护脑、创造脑”作为脑研究三大目标。然而20年后,目标依然渺茫。2009年,欧盟脑计划的发起人瑞士神经科学家亨利·马克拉姆(Henry Markram)夸下海口:只要十年时间,他就可以用计算机模拟出一个功能细节完备的人类大脑。为此,2013年,欧盟大手笔挥给他13亿欧元(约合99亿元人民币),并将这一“人类脑计划”项目立为“未来新兴技术旗舰项目”,该项目也成为全球最重要的脑计划项目之一。然而2023年到期了,该计划却破产了,该笔经费打了水漂。

       上述事实说明仅仅投入巨额经费巨大人力是不够的,也是徒劳无功的!

      尽管破解大脑之谜困难重重充满艰辛,但人类不会对此望而生畏止步不前。明知山有虎偏向虎山行。人类对大脑的好奇心一点没有减弱,一批失败了,一批又冲上去。前赴后继,永不停息。

2. 脑科学研究的成功案例

      与其他研究一样,脑科学研究主要采用还原论和整体论。还原论通过研究大脑的化学分子、细胞,神经环路等神经系统的组成元素的特性来理解神经系统。整体论从研究大脑如何调节行为,从脑功能入手来理解神经系统。基于动物实验的现代脑科学研究已有100余年的历史,大量脑科学研究是在有脑动物上进行的。早期的实验动物有:狗、猫、蛙等,后来又引进了果蝇、斑马鱼、大鼠、小鼠和猴子等,再后来又在罹患疾病需要脑手术的病人身上进行一些特殊实验,随后将秀丽隐干线虫引入脑科学研究,近期又引入了猕猴,其中的一些实验取得了很大的成功。1898年Sherrington描述了猫去大脑僵直现象,20世纪初年巴甫洛夫的狗成功的揭示了条件反射。Sperry通过裂脑人实验,成功的揭示了左右大脑功能的差异,提出了大脑不对称性的"左右脑分工理论"。美国科学家埃里克·坎德尔应用海兔实验成功的揭示了记忆的机理。2014年,O’Keefe和他的学生莫索尔夫妇共同获得诺贝尔生理医学奖。二十世纪70年代,O’Keefe在大鼠海马中发现了位置神经细胞。1990年代,莫索尔夫妇优化了研究大脑位置细胞的技术,发现了网络细胞。

  不难看出,Sherrington、巴甫洛夫、Spery、坎德尔和奥基弗都使用了新策略和新方法。上述脑科学研究的成功的案例表明,脑科学重大成果的取得都是研究策略和方法的突破。寻找新策略和新方法才是突破脑科学的关键。   

3.无脑动物研究或可破解大脑之谜

一些动物没有大脑,最常见的无脑动物有水母、水螅等。

箱型水母是捕猎高手,能够轻松捕食有脑动物小鱼

image.png

水螅也是捕食高手,能够捕食有脑动物蚊子的幼虫:

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动物行为大致是:发现周围事物、经过思维,做出决定、采取行动。无脑动物可以捕食小鱼和蚊子幼虫这一事实提示我们:动物没有大脑也可以察觉周围事物,也可以思维、可也以做出决定,也可以采取合适措施,也可以做出合适的行动。这又提示我们:大脑的本质(意识、思维、决定、情感等等)可能不在大脑,而在大脑之外。这又提示我们:可以利用无脑动物来研究脑功能。受无脑动物捕食的启发试图破解大脑之谜或许是可行的。 

      脑科学研究需要新策略和新方法,将无脑动物作为脑科学研究的模式动物无疑是一个新策略和新方法。或许我们在研究复杂的有脑动物的同时,也应该把注意力投入到无脑动物的研究中,通过无脑动物来理解大脑。大脑的奥秘可能就在无脑之中,应用无脑动物作为模式生物来研究脑科学,或可揭开大脑的奥秘。

     我国急需从0到1的原创,我们也一直在呼吁从0到1的原创,毫无疑问,应用无脑动物进行脑科学研究就是一个从0到1的原创。但要实现这个原创需要人员、经费和仪器设备,缺少这些必要条件这个原创就无法进行更无法实现。由此想到:科学网上很多网友提出了很好的原创idea。但可惜的是这些原创思想都停留在了空想阶段,大量的原创idea都淹没湮灭了。一边是国家急需,一边是大量浪费,岂不可惜?千里马常有而伯乐不常有,原创常有而原创中标不常有,这或许就是我国缺少原创的原因吧。



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