五千年(敝帚自珍)

主题:31事件再次群死群伤,新疆反恐将进入新阶段 -- 陈经

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家园 写这么长幸苦了,算是认真的回答。

不过我想说的和那篇文章的科学家一样,目前的人工体外培育的组织离“生物计算机”的程度还很远。

2013年:利用诱导多能干细胞培养出第一个人类胚脑

这个还是用原作者的话回答:距离还很远。为啥很远呢?下文继续说明。

But the scientists insist they are still far from the science fiction fantasy of building a working artificial brain - or even replacement parts for damaged brains.

这个公开资料讲述的是实验室中通过光影效果做到了对小白鼠的记忆回路的重塑。我实际在说,这个公开资料背后,实际对应的是通过光影效果实际已经能一定程度做到影响人的记忆。

你说的这个叫Optogenetics,是通过表达光激活的离子通道蛋白在神经细胞里,然后通过特定光照来控制神经元的动作电位。现在用这套手段发表的影响动物记忆的论文,只能说是联系性的记忆(Associative Memory),也就是说通过把这样的刺激和某些外部信号联系起来造成的虚假记忆。远远不能用光来编码一些信息,像计算机硬盘一样把信息写进去。

欧盟和美国分别宣布投入10亿欧元和38亿美元,启动大脑研究计划。其中,欧盟的“人类大脑计划”(Human Brain Project)

模拟的东西终归需要和现实神经系统对应才行。计算机科学发展比神经生物学快,还有的人在做模拟神经元性能的新型半导体,不过这是新型计算机而不是“生物计算机”了。

如果把人脑或者动物神经系统看作“生物计算机”,有几个基本困难还解决不了。

1. 现有检测神经元活性的手段的局限性使大脑活动信息无法输出和输入

电生理手段有损害,必须开颅,不仅如此单电极的只能一次记录一个神经元,多电极的精度差,而且一次也只有几百个针头,只能记录一小片区域;光遗传学(optogenetic)需要显微镜,一次只能看很小的一片区域 (比如1mm X 1mm)的微小区域范围内。fMRI虽然能一次看整个大脑,但是分辨率不够,一般一个体积元得有27立方毫米,能包含几千个神经元了。长远来看什么时候超导技术突破了,增强磁场强度,fMRI才有可能看清每个神经元。

刺激手段同样有类似局限。电生理的刺激方式还是有损害,光遗传学的想要精度就不能刺激整个大脑,想要刺激整个大脑就会牺牲精度。用磁场刺激还是需要超导技术做更小的线圈。这些都还没有。

2. 计算机模拟的神经系统脱离真实

IBM的Blue Brain之类的计划早就上过TED了,但是我对他们的目标抱有怀疑。比起大脑的不知道几万亿个神经元来讲,线虫只有302个神经元,至今没人能够用电脑模拟线虫神经系统的行为。模拟人脑就遥远了。

3. 人工体外培育的组织的病变问题

你问任何一个生物学家,他们都不会把培养皿里面长起来的肉块等效为体内的器官。体外发育的器官到目前为止还没有哪个能长成和体内一样的结构的,功能就更差得远了。一般培育这样的组织的目的,就是为了方便实验,如原文中科学家的说法

The goal was to produce a biological tool that can be used to investigate the workings of the brain, better understand brain diseases, and test out new drugs.

不仅是一般的结构问题。就算是遗传方面,培养的干细胞也会发生变异。人工诱导的干细胞固然是个突破,但是更进一步单细胞基因组测序发现,这样的培育的细胞里面往往含有染色体结构的断裂。如果把这样的细胞引入人体的话,是有形成癌细胞的可能的。

总的来讲还是那句,“生物计算机”的提法,依然属于科幻。

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