前幾天，程和平院士接受了劍橋大學南京科技創新中心的採訪，他介紹了全球腦科學和類腦研究的進展，特別提到了透過物理手段調控大腦是目前腦研究的一個重要方面，並對從事科研的年輕人寄予了殷切期望。以下是部分採訪內容：

問：腦科學研究的迷人之處在哪裡？

答：腦科學是科學前沿領域，也可以說是生命科學“皇冠上的明珠”，而且它是不一樣的生命科學，它跟我們自身，以及人文、社會還有計算、資訊等等許多方面都交織在一起。

有關大腦的研究非常複雜，但是現在技術更發達了，比如腦磁圖、腦電圖等等。技術和計算能力的發展，讓許多以前沒法研究的問題變得可以研究了。

而且我們是在一個爆發式突破的過程中，現在只是開始，我相信這個過程在未來的10年、20年，甚至50年裡會繼續下去。

我相信我們正在經歷一個腦科學的世紀。

問：近年來腦科學和類腦研究取得了哪些進展？又有哪些關鍵問題存在呢？

答：我自己的體會，腦科學和類腦科學可以歸結為四個字。

·讀：怎麼獲取大腦裡的小宇宙的結構和資訊。大腦很複雜，或許可以說是宇宙中最複雜的網路之一，它有幾百億個神經元，再乘以1000倍的連線。而且這個不是一個靜態的宇宙，它是一個動態的、活躍的網路，而這些活動是有功能的，是有一定的意義的，不是隨機的。而我們要去思考怎麼獲取這個網路的功能的影象。

·釋：如何理解腦是怎樣組織的。

你有了這些結構，這些功能的資料，你怎麼來理解腦是如何組織的，它的工作的原理是什麼，理解它是有不同層次的，有最高階的人腦是怎麼工作的，最小的一個細胞又是怎麼工作的，一個控制的迴路是怎麼工作的。這就是“釋”。

·寫：如何對腦進行調控。

所謂寫，我理解為對腦的一些調控，在“釋”的基礎上，

再加入一些新的物理或藥理，或者兩者結合的手段，你是有可能來調控腦的一些異常狀態，或者增強你腦的功能的

。

·仿：如何把自然腦的原理用到人造系統上。仿可以理解為“類腦”。自然腦是自然界創造的奇蹟，我們從中學到的一些原理，如何用到人造的工程系統上。比如現在的深度學習的神經網路，可能用到這裡面的某些原理，但其實用的還是太少了，還有很多原理是人工智慧還沒有開始使用的。

問：四個字概括了很多，您也提到腦科學是一個非常交融的學科。您能談談您覺得它是一門怎樣的交叉學科呢?

答：說說我的觀點，我覺得在當代的腦科學中，成像技術佔一個很大比例，包括光學成像、磁共振成像、結構成像等等。成像不僅針對靜態結構，還包括了功能成像，比如我剛剛提到的微型化雙光子顯微鏡，它可能是功能成像的一種利器。

另一個方面就是資訊科技，比如海量資料的處理。如果再把數學單拎出來，還有數學技術、數學工具和數學方法，再加資訊科技的結合，這是第二大方面。

第三個方面就是神經科學本身，包括臨床醫學和神經科學的領域。

還有就是籠統的技術，也就是各種各樣的新機械。

比如幫助用不同手段對腦進行刺激，可以有光、電、磁、超聲等等。當然不光是刺激，也可以是干預，甚至調製。

如果再繼續說下去，我們還可以聯想到人文學科，我們為什麼擁有這樣的文化，語言是怎麼來的。所有這些在本質上都是相關的。

問：目前許多國家都開啟了自己的腦科學計劃，中國也不例外。您覺得我國的腦科學計劃有哪些特色?

答：現在美國、歐洲都有自己的腦科學計劃，每個計程劃突出的方向各不相同，比如有的更注重是“讀”，目標創造出更好的“讀”的工具，而像歐洲的一些腦計劃可能更注重“仿”的方面。

中國的腦計劃是各個方面更平衡的一種策略。我理解如果概括來說就是“一體兩翼”。所謂一體，就是腦的工作原理，而兩翼就是腦醫學，改變我們治療腦疾病或者預防腦疾病，以及腦和類腦的融合，腦研究的成果怎麼幫助類腦發展，或者指明新的方向，開拓新的領域。所以我認為它是一種比較綜合的策略，就是我個人的解讀。

它在方法上也有一些特色，比如它強調靈長類作為人腦和其他動物腦之間的理解的橋樑。還有蒲慕明教授做的介觀腦的研究，構造一種細胞和環路的水平的腦圖譜，它既是結構的圖譜，也是功能的解析。

這包括在這方面發展的一套結構和功能解析等技術，以及為技術開發的包括病毒載體之類的工具，我覺得都很有特色。

問：如果把眼光放在未來5-10年內，您覺得腦科學會有怎樣的發展呢?

答：我覺得5-10年這個尺度，可能一方面是研究本身，另一方面則是繼續打造工具。

我們的工具還是不夠好，還需要更多觀測神經元和腦的工具。天文學中有一套又一套的觀測工具來探索宇宙，我們觀測腦也是如此。

除了觀測工具，還有解析工具的打造，特別像數學理論。關於腦的數學理論其實太少了。我們現在能看一千個、一萬個神經元的活動，可是理解這一萬個神經元網路活動的數學並不存在。這需要這一代，甚至下一代的科學家接著發展。這也是為什麼我覺得我們的時代是腦科學的時代。

在我看來，一方面是成像工具，一方面是理解數學的工具。特別有意思的是，我們透過腦的研究發明了類腦，而類腦也會反過來幫助我們解析我們的腦。

所以我覺得未來5-10年，在這些方面，還有類腦的研究怎麼促進腦的研究，都會看到一些苗頭。新的工具湧現，前所未有的分析水平，這是我看見的幾個方面，其實也可能是我在研究上要追逐的幾個方面。

問：那如果時間尺度更大，到未來30年的展望呢?腦科學的研究又會怎樣改變我們的社會圖景?

答：那就是2050年左右。那個時候我相信我們應該有這樣的技術，在不帶來損傷的情況下非常精準地描繪我們腦的狀態，同時有一個閉環的控制，如果我們願意，可以調控腦的狀態。所以我們的讀和寫應該是實現了一個閉環。這個閉環的意義很重要。比如面對抑鬱問題，它可以幫助緩解甚至解決這樣的問題。這個閉環一定需要類腦技術，很多問題可能有望從根本上來解決。你可以識別狀態，而且有手段去精準調控狀態，這個是我設想到的一個場景。

第二個場景就是，在30年的尺度上，我們甚至能進一步理解我們思維。如果那樣的話，我們跟某些特定的病人的交流就會有非常好的工具。而且他們也有很好的工具與世界進行交流了。

其他的還有很多，比如我們的腦和類腦連線起來能不能產生新的智慧，那就是開放性的問題了。Let‘s see！

問：您對從事科研的年輕人有怎樣的寄語呢?

答：他們生長在一個不同的時代，現在科學的發展非常非常快。對他們來說，我覺得他們應該抓住這些時代提供的大舞臺，來實現他們在科學上的夢想。

當然我也有我的夢想，希望我和他們一起，來實現各自的夢想。

採訪內容由劍橋大學南京科技創新中心提供。

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