新大陆:探秘脑科学

<正>继人类基因组计划(HGP)之后,人类开始向自然科学的最后一块疆域——大脑——发出了挑战:在欧洲和美国先后宣布启动"人脑计划"研究之后,中国的"脑科学计划"也呼之欲出。6月28日,以"新大陆:探秘脑科学"为主题的第41期上海科普大讲坛上,来自中、美、欧等国的科学家向公众解读了各国的"脑科学计划"。自2013年1月启动的欧盟"人类大脑计划",在未来10年内将投入10亿欧元,除了重点研究医学和神经科学外,还有未来概念的计算机技术。本次主讲嘉宾、瑞士洛桑理工学院的欧利弗教授认为:"如果我们弄清人脑电信号的传输机制,就有望开发出模拟大脑机制的计算机。同样将历时10年、总投资约45亿美元的美国"大脑基金计划"将从     

2016未来之城大赛中国赛区全国第四名 海莲之心团队参赛体验

正大家好,我们是"海莲之心"团队。海莲之心是一座海上的莲花形仿生高科技智能小城,能容纳5万人,位于中国南海,四季如夏湿润多雨。这朵仿生莲花由"花瓣"、"花蕊"和海中的"莲藕"组成。"花蕊"是基于DNA计算机和生物智能技术的超级大脑,智能控制整个城市交通能源、食物供给等;工程师们结合了基于DNA计算技术的超级大脑发明了智能高效的固体垃圾处理系统——"莲洁"。造就了海莲之心清洁、环保、安全的美好生活环境。从2015年国庆开始,我们就开始进行了"未来之城"     

从石器时代继承来的遗产

生活中,人们常用智商的高低来衡量一个人聪明与否,然而,他们却忽略了人类从石器时代靠进化得来的另一真正能力——交际能力。从事新兴科学"进化心理学"的研究人员指出:理解人类大脑智力的关键,就是要理解人的大脑并不是某种多用途计算机。确切地说,在人类进化的亿万年中,人的大脑得以进化是为了完成各种各样的任务,这些任务对我们的祖先——古人类的生存是至关重要的。人类从古人类那里继承来的这一遗产,仍存在于我们现代人的头盖骨里,并且影响着我们从选择谁做自己的伴侣,到诉诸暴力去解决问题;从我们如何讲一种语言,到人的道德观念和推理能力等几乎所有方面。在人类继承来的全部智慧中,"交际能力"是进化心理学家研究的最关键部分。在古代的热带大草原上,对古人类的最大挑战不是觅食和躲避猛兽,而是     

人类神经元 发现"微型计算机"

正仅仅依靠输入电缆,人类神经元就可以完成以前只能在整个神经网络中看到的复杂逻辑计算。这里重申一下:人类的神经元远比我们最初认为的更强大。如果深度学习算法——一种风靡全世界的、基于大脑的人工智能方法——能备受关注,那么人类神经元也可以。这些都是非常规的,带有火药味儿的话。70年来,神经元一直被认为是大脑的基本计算单位。然而,根据2020年1月发表在《科学》杂志上的一项新研究,我们大脑皮层——大脑最外层的"硬壳"——中的神经元,似乎已经以一种独特的进化来维持它们的输入电缆中难以置信的复杂计算。这就好像有人最终找到了证据,证明了计算机的电线实际上是由微型处理器组成的,在将结果发送到CPU之前,每个处理器都执行计算。这很奇怪,也是有争议的。然而,这也是首次在人类神经元中发现的事实。     

大脑结构中究竟有些什么？

●尽管神经科学取得了辉煌的成就,但我们对于大脑究竟是如何工作的仍知之甚少。继美国大脑神经组织解剖图编制计划、人脑连接组计划,今年1月,欧盟委员会为欧洲＂人脑计划＂注资10亿欧元,4月,奥巴马政府承诺为＂大脑活动图谱＂计划提供1亿美元的研究经费。或许,一个＂复制＂人类大脑的时代已经来临。     

最熟悉的“陌生人”

<正>生命现象多姿多彩,历来是人类探究的焦点之一。当人们对人类基因组计划耳熟能详,并领略了其后的人类蛋白质组计划、人类微生物组计划和人类肠道宏基因组计划后,一个新的生命科学庞大计划也开始规划并将很快动工,这就是"人脑活动图计划"。虽然只有1.5千克左右,由1000亿个神经细胞组成的大脑却是人体中最复杂的部分,也是宇宙中已知的最复杂的组织结构。大脑是人体的神经中枢,人体的一切生理活动都是由大脑     

蚂蚁研究新发现——记进化生物学家安娜·多恩豪斯

许多认知功能——学习、傲计划、使用工具等——可以用比我们大脑小几个数量级的“脑子”来实现，我们决不应该因动物个头小而小看它们。因为，对群居昆虫的研究已经引起计算机科学家的注意，他们需借助此类研究以推进人工分布式问题解决系统的设计——     

体验"巴赞潜能"

毫无疑问,我们当中隐藏着达·芬奇式的人物,重要的是,通过训练使人开发出达·芬奇那样的聪明才智——这是英国智力研究师托尼·巴赞在他最近出版的《大脑第一》一书中得出的结论。     

最新大脑图谱发现近百个新区域

正科学家们在尝试着去理解大脑的几乎各个方面——从大脑在儿童及老年人中如何发育,到大脑如何被阿尔兹海默病和精神分裂症等疾病损害时——均将依靠这一新指南。大脑看起来就是一片平淡无奇的沟回,然而,大脑实际上可被划分为若干隐形区域。每个区域都有其专业分工:有些神经元组群在我们进行面部识别时变得活跃,有些在我们进行阅读时变得活跃,而有些在我们举起手时变得活跃。2016年7月底,研究人员绘制了最新大脑地     

脑机接口的物理学

<正>西德尼·珀科维兹深入浅出地介绍研究人员为研发更安全、更耐用、惠及更多人群的脑机接口所做的诸多前沿工作。人类大脑是一种复杂到惊人的机器。人类大脑皮层拥有800多亿个神经元,每个神经元又有1000个突触。我们的大脑每秒大约要处理100兆比特的信息。想象一下,要是在我们思考的时候,尝试实时测量、提取并解释我们大脑中的所有信号,会是什么场景？记录大脑曾经只是科幻小说和电影——比如《X战警》（X-Men）和《黑客帝国》（The Matrix）——才有的情节,但现在,我们真的有可能把大脑同计算机连在一起,并且通过这种系统控制机械手臂,或者把你脑海中的想法记录下来。     

欧洲脑科学计划新动向

<正>作为入选欧盟委员会"未来和新兴技术计划"两个"旗舰"项目之一的"欧洲人脑计划"(HBP),最近因其董事会在调整二期方案中拟大幅减少在认知神经科学实验方面的投入,引发了欧洲神经科学界的不满。2013年10月启动的耗资十亿欧元的欧洲"人脑计划"(HBP),是一个旨在进一步加深理解人类大脑的庞大计划,为治疗神经系统疾病和开发信息技术开辟了新的途径。HBP是欧盟委员会"未来和新     

欧盟“人脑计划”未来能否实现?

今年1月,欧盟启动的一项耗资10亿欧元的人脑计划(HBP)称,欲在10年内重构人类大脑这一人体最复杂的器官。对此,支持者与批评者们各持己见。究竟谁才是正确的呢?多年以来,神经学家亨利·马克拉姆(Henry Markram)一直声称,十年之内他能通过计算机模拟人的大脑。通过前期论证与调研,今年1月23日,欧盟委员会为此决定启动一项专门计划——人脑     

大脑导航系统发现获2014年诺贝尔医学奖

<正>因发现"组成生物体内大脑导航细胞"的三位科学家分享了2014年度的诺贝尔医学奖,他们分别来自美国的约翰·奥基夫(John OKeefe)和挪威的梅-布莱特·莫瑟尔(May Britt Moser)、爱德华·莫瑟尔(Edvand Moser)夫妇,他们的发现解决了一个困扰科学家和哲学家几个世纪之久的难题——大脑、记忆与位置环境之间的关系——即大脑是如何对我们生活环境产生一个地图并为我     

“精准医疗计划”拟实施步骤

<正>由于我们对太多疾病缺乏有效的预防和诊疗方法,我们必须更深入地研究这些疾病的生物学特性,以帮助数以百万计的美国人免受这些疾病的困扰。尽管精准医疗在癌症治疗中体现出显著的优势,但目前还无法将其运用到其他大多数疾病上。为了加快这一进程,美国总统奥巴马发布了"精准医疗计划"倡议——一个将带来医学革命的全新计划,希望在不久的未来将精准医疗概念引入日常的医疗实践中。短期目标:扩大癌症研究成果的运用     

用意念操控的机器手臂

布朗大学大脑科学研究所所长约翰·唐纳休抑制不住内心的喜悦.多年来,他一直致力于一项革命性的研究,就是采集瘫痪病人的大脑信号,并将其转化为现实指令,去自由操作机械四肢.如果一切顺利的话,凯西·哈钦森——一位丧失四肢活动能力的58岁的脑卒中女性——就能控制机器手臂,将一瓶咖啡端到嘴边.而所有这些动作,都是通过想象完成的."伙计们,"唐纳休对同事大声说,"去买我们承受范围内最贵的照相机,用高清晰的镜头记录下这历史性的一刻!" 正如唐纳休预测的那样,哈钦森"端起"咖啡,啜饮了一小口.这是她卧病在床14年来,第一次为自己服务,也是世界上用意念操控机器手臂的第一人.2012年,《自然》杂志报道了这一成果.     

下一代医学成像技术展望

<正>从磁标记糖、烟雾传感手术刀以及高能质子束,加之国际团队的协作攻关,下一波的医学成像技术将为人们呈现更为清晰的人体图像。在21世纪的最初几年,医学影像学已有迅猛的进步。如今,医生可以在分子水平上观察病情、检查个体的心跳特征,和研究大脑工作的微小细节——所有这些工作在十年前是根本不可能的。"我们正在进入精密医学的时代,"美国国家生物医     

失恋之痛不同于生理痛苦

<正>过去十年中,神经学家一直相信生理上的痛苦与社交性痛苦(例如失恋、分离和失亲)在大脑中被以同样方式处理。在最近一项研究中,神经学家借助电脑学的一种手段——多维模式分析——检查志愿者在观看负心人照片时的大脑扫描结果,并且把这一结果与他们受到令人痛苦的热刺激时的大脑扫描结果对比。     

超级科技大学:巴黎萨克莱大学

<正>法国计划在首都西南方向30公里的地区建造一个超级科技大学——"巴黎萨克莱大学"。萨科齐总统于9月24日在萨克莱光学研究所的一次讲话上,正式宣布推出这一计划。根据这一雄心勃勃的计划,在2020年之前,巴黎萨克莱大学将建设成为世界上的一流大学。     

超级计算机复制人类大脑——记神经学家亨利·马克拉姆团队的人脑工程构想

马克拉姆团队意欲在2018年之前开发出具有意识和智慧的人造大脑●神经学家亨利·马克拉姆坚称,如果神经科学能按他设计的方向发展,他的"人脑计划"可以模拟人类大脑全部860亿个神经元,以及将这些神经元连接起来的100万亿个神经突触的功能,届时可建成一个"即插即用"的大脑:可以把它拆分找出脑部疾病的原因,也可以结合机器人技术开发一系列全新的人工智能技术,甚至还可以戴上一副虚拟现实眼镜以体验"另类大脑"的神奇。     

哈罗德·瓦穆斯谈“精准医疗”新举措

<正>"今晚,我将启动一个崭新的精准医疗计划,这将使我们离治愈癌症和糖尿病等疾病更进了一步,并将使我们所有人利用个性化信息来让自己和家人的更健康成为可能。"——摘自美国总统奥巴马2015年国情咨文