探索脑的奥秘

探索脑的奥秘

杨雄里

中科院院士，复旦大学教授

主持人：万象更新，思想为先，欢迎杨雄里教授登上世纪讲坛。

大家好，我们今天请到的杨教授是脑科学方面的专家。说起脑科学，可能大家都觉得有一些深奥、有一些陌生，不是特别熟悉，其实它和我们的生活还是密切相关的，我听说比如在广东就把一些爱调皮捣蛋，或者是思想不能集中的孩子称为“脑笋没有长拢”，杨教授，您听说过吗？

杨雄里：听说过。

主持人：而且我还听说过，您小的时候也是一个著名的“皮小孩”，您觉得这种说法有没有科学根据？

杨雄里：我想有一定的道理，因为我们知道我们的脑和神经系统在出生以后，还不断地在成熟，所以无论是结构上，还是功能上，它都有这么一个逐渐发育的过程。由于在幼年的时候，从他的脑的结构来看，还没有到达一个完全成熟的地步，所以您刚刚说的那个广东土语，我想是有一定的道理。另外，从功能上来看，我们的脑和神经系统能够保持一个正常的运作，行使一种正常的功能，很重要一点，是它的兴奋过程与抑制过程之间的一个平衡，一种动态的平衡，那么在幼年的时候，由于抑制过程相对比较弱，我想这可能就是为什么我小时候比较顽皮的原因。

主持人：您还能记得您小时候最顽皮的一些事情吗？就你最难忘的一些事情来说，我知道有很多，因为我看过关于您的传记，您能不能跟我们说说您小时候最顽皮的一件事情是什么？

杨雄里：太多了，恐怕都数不过来，比方说，我小时候就非常喜欢“斗蟋蟀”，我当时是非常热衷于此，为此没少挨我妈的骂。

主持人：斗蟋蟀影响上课。

杨雄里：对。

主持人：我还知道人的语言能力是由左脑控制的，还有，我们了解到，您一共掌握了德、英、日、法，还有俄语五门外语，而且大部分都是靠自修完成的，我就想知道是不是由于您的左脑特别地发达，还是说有什么特别的经验，给我们同学们说一说。

杨雄里：我首先要纠正一下，那就是语言当然主要是左脑来控制的，但是我们的右脑在语言的形成过程中，也起到很重要的作用，比如说我们讲话的抑扬顿挫，根据现在的研究，可能主要由右脑来控制，但是语言这个功能从根本上来讲，可能是左脑的影响比较大，我想这样说可能更确切一点。我自己，特别在年轻的时候，主要是通过自学学了一些外语，我们那个年代，第一外语是俄语，以后我自学了英语，后来又学了德语，以后再学了日语，最后是学了法语。我想可以这么说，如果说以我的智力，我只是一个中等天分的人的话，那么在语言方面，我有那么一点爹妈给我的东西，那就是天赋的东西，我学语言特别是外语，好像是快一点，更重要的是我学外语很有兴趣，可以说我学外语是一种hobby，我的一种业余的爱好，我并不觉得是件苦事。

主持人：我听说除了学外语以外，您的兴趣还是特别广泛的，而且还特别喜欢阅读，是吗？

杨雄里：对。

主持人：这也是您写文章和演讲都非常出色的一个主要的原因，能不能跟我们说一说对您影响比较大的一本书是什么？

杨雄里：很难说是哪一本书对我的影响最大，但是我想其中有一本书，是对我人生的道路影响比较大的一本，那就是俄国的莱蒙托夫的一本书叫《当代英雄》，今天我还特地带来了俄文版的原版。这本书描写了关于一个叫“比恰林”的人的故事，我想在座的各位，现在这个时代的年轻人都不一定会看这种书，但是在我们那个时代，莱蒙托夫这么一个俄国作家，描述的他那个时代的英雄在青年中有广泛的影响。我现在逐渐地感觉到，我为什么喜欢这样一本书？为什么对我产生了影响呢？因为我想在某一种意义上，我们每一个普通人，恐怕都有一点英雄崇拜，但是我们绝大多数人恐怕都成不了英雄，包括我杨雄里在内，所以让我值得思考的，那就是在这样一个时代，如果自己不可能成为英雄的话，那么有没有可能以这样一些英雄为借鉴，作出自己的一点贡献，最后来体现自己的人生价值。所以正是从这个意义上，我想这就是为什么这本书对我影响比较大的原因。还非常有意思的是，我昨天晚上特地找了这本书，拿出来一看，在这本书之前有一个书评，书评里面有一句话，是引的莎士比亚的《哈姆雷特》中的一句名言，这句名言正是我今天讲演中要引用到的。

主持人：杨教授曾经说过，人类只有认识了大脑，才能认识自身，下面就让我们一起进入今天的演讲，题目叫做《探索脑的奥秘》，杨教授，有请。

演讲

我今天要跟各位谈的一个问题，就是关于探索脑的奥秘。我们都知道脑，一般我们的理解，脑就是我们头颅中间的那部分，但是在自然科学家来看，当我们谈到脑的时候，通常把脑，就是在我们头颅中间的那个中枢神经系统，与周围的神经系统、控制运动、控制机体其他一些部分功能的这些神经系统，不作一个严格的区分。所以当我今天谈到脑的时候，我把脑和神经系统是作为一体来看待的。

这部分就是我们的大脑，下面紧接着就是我们的脊髓。我们知道，自然科学的研究对象有相当一部分是不以我们的意志为转移的一些自然现象，比如说我们研究物理学、物理现象，研究化学现象，以及一般性地我们研究生物现象，这些现象都是跟我们的自己的存在完全脱离的这么一种自然现象，而我们对这样一些自然现象的了解，主要是通过我们的脑来认识的，也就是我们的脑是我们认识自然现象的认识主体，而现在我们对脑的研究，就是我们对自己的认识主体的这样一种研究，也就是说我们要通过脑来认识自己的大脑，通过我们的脑来认识这个大脑？是不是存在这样一种可能性？曾经有相当一段时间，科学家们怀疑这一点，他们曾经有过这么一个比喻，就好像在希腊神话里面所描述的，一个人试图拉着自己的头发脱离地球一样。但是从最近几十年的情况来看，科学家们，我们的神经科学家和脑科学家们在这方面干得非常出色，我们对神经系统，对我们脑的了解和几十年之前相比，已经出现了一些革命性的变化。那么我们对脑和神经系统的了解，对神经系统和脑的研究，它的意义何在呢？

我想从三个方面来谈它的意义。首先认识脑，是我们认识自身的关键，因此揭示脑的奥秘是当代自然科学面临的最重大的挑战之一，蕴涵着深刻的哲学意义，对社会发展有不可估量的影响。我一开始就提到了这一点，那就是我们现在要通过自己的脑来认识脑本身，这样一个问题显而易见具有深邃的哲学意义。

脑是由神经细胞所组成的，神经细胞的总数大概是上千亿个，这是个什么数量级呢？这就相当于整个银河系的星球的总数，不仅如此，这些神经细胞，或者我们用术语来讲，神经元，其细胞和细胞之间通过一种特殊的连接点联系起来，而这些连接点的数字要比神经细胞的数字高上千倍。这是一个天文数字所组成的庞大的自然系统，对这样一个复杂系统的了解显而易见是一个极其艰巨的任务，所以它是当代自然科学所面临的最重大的挑战之一。这是一层意义。正是在这样一个意义上，有一位著名的西班牙的科学家，早在近百年之前就说过这么一句名言，这位西班牙科学家叫卡哈，他在1906年的时候，因为他发明了一种很重要的技术，而且运用这样一种技术，对脑和神经系统的各个部分的结构进行了研究，因此获得了诺贝尔奖。他曾经说过：只要大脑的奥秘尚未大白于天下，宇宙将仍是一个谜。这是我想讲的第一层意义。

我们再来看它的第二层意义。第二层意义在于脑和神经系统是完美的信息处理系统，阐明脑的工作原理对推动信息科学、计算机科学的发展有着重要启示。我们知道，我们每一个人他在日常生活中都是综合了来自外界的各个方面的信息，最后做出一个判断，或者做出一个结论。在座各位可能都还记得，莎士比亚的一部非常有名的悲剧叫《哈姆雷特》，这中间的哈姆雷特的一句著名的独白，那就是“生存还是毁灭，这是一个值得考虑的问题”，也就是说生存还是毁灭，到底要最后做出一个什么样的决定呢？它需要综合各个方面的因素，进行处理，然后对这个问题做出一个判断。在整个这样一个过程中，就非常充分地体现了脑和神经系统的高度的信息处理能力。我刚刚讲了，影响我人生的很重要的一本书，就是莱蒙托夫的《当代英雄》，对其书评的第一句话，就是“生存还是毁灭，这是一个值得考虑的问题”，在讲演的前夕，在这样一本书的书评上看到这段独白，实在是一个非常难得的巧合。在谈脑和神经系统高度的信息处理能力方面，请大家跟我一起做一个非常简单的实验。请各位把你的手指放在你的面前，然后用一个手遮住左眼，那时你右眼所看到的是这个手指的一个侧面，你再用手遮住你的右眼，用左眼也可以看到这根手指，从左边看到的侧面，现在当你把两只眼睛睁开的时候，你感觉到的是一个立体的图像。这件事情在我们来看是轻而易举的，根本不需要进行思考，但是我曾经和一位计算机科学家交流过，他说如果让计算机来综合这两个方面的信息，最后形成一个立体的图像的话，可需要一个非常庞大的信息处理系统，而脑和神经系统在我们自己甚至都没有感觉的这样一种情况下，没有意识到这一点的时候，就很轻而易举地做到了，这就体现了我们的脑和神经系统有多么高度的信息处理能力，而它的高度信息处理能力的机理，如果我们把它搞清楚了，那么就有可能对计算技术，对信息科学提供有用的启示。

第三层意义，脑科学研究对认识和防止神经和精神疾患至关重要，神经系统和人体的其他系统一样，都会出毛病，如果我们对脑和神经系统的工作原理了解得越清楚，对它为什么发病，为什么会出问题的原因了解得越清楚，我们就越能够来对付这些神经和精神疾患，在我下一段的讲演中间，我会再谈这样一个问题。

我刚才已经谈了，我们的脑和神经系统是一个由大量的天文数字的神经细胞所组成的一个非常庞大的系统。要对一个很庞大的系统来进行研究，科学家们经常采用的一种方法，就是先了解它每一个组成单元的工作原理，比如说我们要把计算机系统搞清楚的话，那我们就要知道它每个芯片在干什么，每一个元件在整个的计算机运作中间，起一个什么作用，最后我们就逐渐能够对计算机的工作原理形成一个比较全面的认识。同样，我们对脑和神经系统的了解也不例外。在我个人来看，这一领域研究最重要的发展趋势，就是把对脑和神经系统的研究推进到细胞和分子水平。由于时间的限制，我不可能非常详细地来概述在细胞和分子水平方面，神经科学家们取得了哪些重要的进展。我想举一些简单的但是生动的例子来说明，神经科学家们对我们的脑和神经系统的了解已经达到了一个什么样的水平。大家看这张图，这个背景是我们的大脑皮层，而中间的这个图，就是单个的神经细胞。那么怎么进行研究？我们怎么样对单个神经细胞进行研究？在座各位可能知道，当神经细胞在开始活动的时候，它就会产生电，我们通常把它叫做生物电，在座各位熟悉的比如说脑电，或者心电，我们的视网膜在活动的时候，我们看到光的时候，同样会产生一些生物电的现象。不管脑电也好，视网膜产生的电现象也好，如果用一种电极放在头颅上或角膜上，我们所记录到的，是成千上万的神经细胞一起活动时产生的信号。那么，我们有没有可能来研究单个神经细胞兴奋的时候、活动的时候所产生的生物电呢？科学家们提出了这个问题，同时又用新的技术回答了这个问题。这些技术中有一种就是所谓的微电极记录技术。这个图显示尖端大概只有零点几个微米的这样一根电极，逐渐地刺入到大脑皮层中的一个神经细胞。请各位注意，在这张图中这根电极还没有刺入到这个细胞里面去，一旦刺入到这个细胞里面去以后，如果这个神经细胞发生兴奋的话，它就会产生所谓的神经冲动。在座各位现在看到这个图像的时候，你们的视网膜中的神经细胞就会产生很多的神经冲动，你们的大脑皮层的一部分，就是视觉皮层，即在大脑的后部的枕叶这个部分，如果电极刺入神经细胞以后，你也可以记录到很多的神经冲动。各位听到我现在讲的内容，你们的大脑皮层的颞叶，就是这部分，它的神经细胞也产生很多神经冲动。这样的话，我们就可以了解在某一种特定的刺激条件之下，这些神经细胞是怎么活动的。在座的同学可能会问，既然神经系统有那么大量的神经细胞，你这么一个尖端非常微小的电极刺入下去，刺入到一个神经组织里面去，你知道刺入的是哪一种细胞？是哪一种特别形状的细胞？我们知道神经细胞有不同类型，它的形状是各不相同的，甚至在一块很小的神经组织，如视网膜里面，也有各种各样不同形状的神经细胞，那么产生的，刚刚所讲的这样一些神经冲动的细胞，它会有一种什么样的形态的特征，具有什么样的形状呢？科学家们应用新的方法，就是所谓的细胞内染色的方法，能把所记录到的这个神经细胞的形状显示出来。这里所显示的就是一个用一种特殊的物质，叫辣根过氧化物酶，在微电极刺入到这个细胞以后，用电泳的办法把原来充灌在电极里的一种染料，注入到这个细胞中去，从而把这个细胞的形状显示出来。您看，这个是神经细胞的细胞体，它在边上有一些短短的分支，我们把它叫做突起，这些突起接受来自其他神经细胞的信号，此外，又有一根长长的突起，我们把它叫做轴突，经过轴突把信号传递到另一个神经细胞去。通过细胞内记录的方法和细胞内染色方法的结合，我们就可以把神经细胞所产生的一些生理反应的特性，与它的形态学特征、它的形状挂起钩来。不仅如此，我们通过细胞内染色方法，还可以进一步了解某一个神经细胞与它周围的神经细胞之间的联系。在这样一个标本中间，我们用一根尖端很细的电极刺入到这个细胞以后，把一种能产生荧光的染料注入到这个细胞里面，之后，染料就会通过细胞与细胞之间的联系扩散到周围的很多细胞中去，在一种比较特殊的条件之下，可以扩散到周围近两百个细胞。请各位注意，这个细胞的形状和这种染料扩散到周围的这样一些细胞的形状非常地相似。讲到这儿，我想起了中国的一句成语：物以类聚。我刚才已经讲到，神经细胞形状是各不一样的，而这个细胞就是和它周围的相同类型的神经细胞、相同形状的神经细胞互相连接在一起。这样，通过细胞内记录和染色方法，我们就可以把单个神经细胞，它的形状跟它所产生的生理反应之间挂起钩来。

一旦神经细胞发生兴奋以后，信号是怎么样传递到另一些神经细胞的呢？这个图显示了一个很简单的模式，显示了这个神经细胞产生兴奋以后，怎么传递到其他的神经细胞的，而在这个神经细胞和另一个神经细胞之间所发生的一个非常重要的信息交换的部位，我们把它叫做突触。你看，这是突触部位局部的放大，这个神经细胞产生兴奋以后，通过这样一个长长的突起到达了这么一个部位，而这个部位以后，与后面一个神经细胞的突起，形成了这么一个特殊结构（突触）。很有意思的是，这个细胞所产生的信号，不是以电的方式传递到另一个细胞的，在这两个细胞之间存在着约几十个微米的间隙，信号到了这个神经细胞的末梢以后，会促使这个细胞的末梢释放一些化学物质，比如说乙酰胆碱，谷氨酸；谷氨酸可能在座的不熟悉，但大家都知道我们吃的味精，味精就是谷氨酸钠，这也是神经系统中一种很重要的传递信号的化学物质，我们通常把它叫做神经传递物质，或者简称叫递质。这些化学物质或者神经传递物质，从这个末梢里面释放出来，与另一个神经细胞膜上的特殊蛋白质相结合（这种蛋白质称作受体，receptor），一面是化学物质信号过来了，一面是蛋白质接受的装置，这两者结合起来，即binding，信号就从这个神经细胞传递到第二个神经细胞去了，这样一个过程现在科学家们都了解得比较清楚了。

在座各位可能会提这样的问题，您谈的这样一些东西，都是非常基础的东西。不错，确实是非常基础的工作原理，即神经系统是怎么工作的，那么这些基础的原理有没有可能在实际中有其应用前景呢？我想举这么一个例子。我们都知道有一种叫“重症肌无力”的病，这样一种病症的特征之一是，病人的眼皮抬不起来，他并不是不想把眼皮抬起来，而是他没有办法把自己的眼皮抬起来。科学家们经过研究知道，重症肌无力病人的肌肉之所以没有足够的力量把眼皮抬起来，一个非常重要的原因，就是乙酰胆碱酯酶的活动太强，当神经细胞刚把乙酰胆碱释放出来，这种酶就把它分解了，所以这种神经所支配的眼皮肌肉得不到足够强的信号。这就是说，并不是肌肉没有力量，而是信号不够强，所以使肌肉不能够进行有效的收缩。为了改善这样的情况，科学家们就在这样一些病人中注射一种乙酰胆碱酯酶抑制剂，让这个酶的活动不要太强烈，从而使信号，神经传递物质的信号变得更强一点，这样过了一个半小时以后，你看，这一位病人就可以把他的眼皮抬起来了。从这样一个很简单的例子，就可以很清楚地看到，我们对一些自然现象的基础研究，一旦把道理搞清楚了，我们就有可能在临床或者在其他方面有很重要的应用前景。

在对神经系统和脑的细胞和分子水平研究中，有一点要着重指出的，那就是从目前的研究来看，基因对人体的功能，包括对我们的脑和神经系统的功能的影响，要比原来所想像的重要得多。我们都知道，人体的很多功能可能都有遗传因素的参与，比较明显的是色盲。色盲有很明显的遗传规律，这个遗传规律几十年之前就搞清楚了，约有8%的男性是色盲或者是色弱，约有0.2%的女性是色盲或者色弱，在这方面，女性占了很大的便宜。现在看起来，不仅是这样一些功能，包括神经系统的其他方面的功能，也有很明显的遗传倾向。我给各位举两个例子。这张图片显示的是四位非常可爱的女孩子，不幸，她们无一例外地都在二十二岁到二十四岁的时候，出现了精神分裂症的症状。几乎在同一个年龄段出现相似的精神分裂的症状，提示这样一些病症存在着明显的遗传倾向。但是她们的精神分裂症的症状又因人而异，这又反映了后天的环境对她们的影响。这些病例非常清楚地说明了，确实在一些比较高级的神经活动过程中、脑的一些高级功能的实施过程中，可能有很重要的遗传影响。

我再给各位举一个例子。在座各位都知道温斯顿·丘吉尔，英国的一位很著名的政治家、外交家，他又是一位很好的文学家，一位很出色的讲演者，他在第二次世界大战期间所做的那些非常出色的讲演，极大地鼓舞了盟军和盟国人民的士气。但就是这么一位很出色的一个人物，却患有严重的抑郁症（depression），这种抑郁症不断地侵袭丘吉尔。在丘吉尔的日记中，曾用黑狗（black dog）来描述抑郁症，说是今天“黑狗”又来侵袭我了。他的抑郁症严重到一个什么程度呢？在他的自传里面曾经有这么一段话：“我不喜欢在一列快车通过时，站在站台的边缘上……，也不喜欢站在船舷边下望。”他接着说：“转念间的行动会使一切告终，A second摧s action would end everything”，也就是说，在那种情况下，如果一旦所谓的“黑狗”来侵袭他的时候，他会一下子跳下去，他的抑郁症严重到这么一种地步！科学家们对他的家系进行了研究。这张图片是丘吉尔先生的一位祖先，是一位公爵。从他家庭的历史中发现，他的这位先祖同样患有抑郁症。这就提示，甚至一些精神的疾病，可能也会存在着严重的遗传倾向。

当然我这儿要说明的，那就是我们在谈到某一种东西，某种疾病，甚至某一种功能有遗传倾向的时候，绝对不是说排除后天的影响，我们不应该走极端，我们应该辩证地来看这个问题。但是这样一些现象，确实提示了存在着严重的遗传倾向。在几十年以后，经过科学家的努力，发现躁狂—抑郁症（这是精神分裂症中很重要的一种，所谓双极性的精神症状，有的时候是躁狂，有的时候是抑郁）的基因缺陷，定位在11号染色体的短臂上，这个区域正好是这么一种物质，就是儿茶酚胺合成的一种限速酶酪氨酸羟化酶的所在部位。现在知道，这样一种物质的功能的异常，确实和许多精神性疾病密切相关。通过这些实例，我从一个侧面试图来阐述神经科学发展的一个非常重要的趋势。

但是我们知道，神经系统是由大量的神经细胞所组成的一个复杂系统，当分子，各种各样不同的分子，组成了细胞以后，细胞的功能就不单纯是这些分子的功能的一个简单的总和；当这些神经细胞，各种各样不同的神经细胞，组成了一个通过我刚刚讲的突触，通过神经细胞之间的连接点，组成了一个庞大的神经网络，或者神经回路的时候，这个神经网络或者是神经回路所具有的特性，就不单纯是单个神经细胞的特性的简单的总和，更不要说当这样一些神经回路，或者是神经网络组成了我们的脑以后，神经系统和脑的特性，当然就不单纯是这样一些林林总总的细胞和分子的特性的总和。

研究神经系统的功能，分析它在细胞和分子水平上面发生了什么，从哲学的观点来讲，是一种所谓叫还原论的方法。不管从事这方面研究的科学家是不是意识到这一点，它的一个基本前提是，这些功能可以用细胞和分子水平上面所发生的事件来解释。这样一个观点，从某一层意义上来讲并没有错，但是并不完全正确，这就好像我们单纯地研究鸟的羽毛，不能够回答鸟是怎么飞行一样，所以我们必须要努力把所有这些细胞和分子事件综合起来，运用整合的观点来研究脑和神经系统。在我来看，这是对脑和神经系统研究的另一个重要发展趋势。下面我想也举几个实例来阐述这一趋势。

大家可能都很熟悉所谓的CT；近些年来已经发展了一种新的技术，叫正电子发射断层扫描术，简称是PET（这个PET不是宠物的意思，我想在座的同学都在学英文，都知道PET的意思，但是PET如果用大写来表示一个缩写的名词的话，就代表是正电子断层扫描术）。由于时间关系我不可能详细介绍这样一种技术的原理。我想说的是，这样一种技术能在活体的情况下，甚至隔了我们的颅骨，检测脑里面的神经细胞的活动。我刚刚讲的，用细胞内记录和染色这样的技术，是要把神经组织从它原来的部位分离出来以后，甚至分离成为单个细胞来进行研究，这方面的研究已经取得了很重要的成果。但是我们还需要了解，在完整的、活体的情况下发生了一些什么变化。PET技术提供了一种手段，使科学家们有可能在无创伤的情况下，对脑的功能进行研究，具体来讲，就是研究脑的神经细胞的活动与它的葡萄糖代谢的程度间的关系，在这图上，葡萄糖代谢的程度越高，该脑区就用红颜色来表示，低一点就用黄颜色来表示，再低一点用绿颜色，最低那就是蓝色。运用这样的技术来检测，就可以知道在某种情况下，大脑的各个不同区域的神经细胞是怎么样进行活动的。这张图很有意思，这是一个健康的老年人的用PET技术得到的结果，而这边是患有老年性痴呆病人的脑的活动情况，两者之间的差别是显而易见的。

在近几十年中，还发展了一些更重要的技术，不仅能够研究脑功能静态的变化，而且可以研究其动态的变化，其中有一种很重要的技术，叫磁共振脑成像的方法。我不知道在座的同学有没有注意到10月6日诺贝尔奖评选委员会宣布有两位科学家，一位是美国的叫保罗·劳特布尔，另一位是英国的彼得·曼斯菲尔德，由于他们在磁共振的原理和技术的发展中所做出的重要贡献，被授予了2003年的诺贝尔生理或医学奖。这两位都是物理学家，但是他们得的奖是生理或医学奖，那是因为他们所发展的这样一种技术，对生理和医学的发展做出了非常重要的贡献。

我们下面就来看一看用这样一种技术，能回答一些什么问题。限于时间我不可能给各位介绍这项技术的原理。应用这种技术使科学家有可能研究脑的不同区域的神经细胞的活动状态的动态变化。这张图片是用磁共振脑成像的方法所拍摄到的，右侧代表脑的后部，左侧代表脑的前部。各位在看这些词的时候，looking at words，你们的大脑皮层的枕叶，就是这一部分的细胞活动得特别强烈；你们听我今天演讲，那么你们的颞叶活动得特别强；要是你们说话，特别是我现在跟大家在讲脑科学的发展趋势，那么我们的这块区域就活动得特别强。但是，如果我想要说什么话，我想要怎么来组织我今天的报告，那么我整个的大脑的很多区域，都参与到这个过程中间去了。大家可以理解，如果没有这样一种新技术，我们是不可能对脑的活动状态有如此清晰的了解。我再给各位举个例子。这张图是我从美国的一个科普杂志叫《科学的美国人》（2003年9月号）上摘引下来的，他们做了这么一个实验；如果打牌的时候你有一个草花5，但你说我没有这个草花5，这个时候，你大脑中会有两个区域，一个是前扣带皮层，还有一块是左侧前额叶，这两个区域的活动就变得比较强。但是如果你手里确实拿了一张草花5，而你又说我是拿了这张草花5的话，这两个区域就不会有那么强的活动。那就是，你说谎话的时候，你脑活动的区域跟你说真话的时候所活动的区域是不一样的。可以用这样一种方法来测谎，大家自然就想到了。当然这个代价太大，不需要用这样一个技术来实行这样一种功能，而用一些其他的测谎仪，比如说测定其交感神经系统兴奋状态，比较容易地就可以检测某人是不是在说谎。但是，用这样的技术，第一次让科学家们了解到说谎时活动的脑区域是不一样的。

运用这样的技术，我们就可能能够在无创伤的情况之下来检测脑和神经系统是怎么样进行活动的。这样一种技术和我刚刚讲的在细胞和分子水平的研究很好地结合起来，就有可能使我们对脑和神经系统的了解形成一个比较全面的认识。

我刚刚已经讲了脑科学发展的两种趋势，在我讲演的最后一部分，我想谈一下从现在开始对脑科学能作出一些什么样的展望。我想从两个方面来看。第一个方面，是进一步按照我刚刚讲的两个方面的发展趋势，来探索神经系统的基本工作原理，在细胞和分子水平上进一步往前推进，在整合的研究方面，也进一步地往前推进。我这里只给各位举一个例子，这个例子很能够形象地说明我们对脑的功能的了解有多么的复杂，在很大程度上我们还刚刚处在开始，尽管我们已经取得了一些非常重要的研究成就。请各位看一下这张图片，请比较一下这条竖线和那条竖线，哪一条竖线更长？你们可能会回答我，这是一种视错觉，应该是一样长的，但是请你告诉我你的直觉，我想没有一个人，没有一个正常的人会说这两条竖线感觉上是一样长的，包括我本人在内，我看起来也觉得这条比那条长得多，这就是所谓的视错觉。现在如果把这个背景去掉，只留下这两条竖线，请大家再比较一下，那是完全一样长的，这并不是魔术。如果把这个背景再恢复的话，那么这条线显而易见是比这条线长。原因在哪里？就在于它的背景。为什么会有这种视错觉？它的机理是什么？为什么我们正常的功能，我们正常的人体，会有这样一种视错觉？对不少视错觉的机理，我们现在已经开始有所了解，脑和神经系统中有些特殊的结构，保证了在这种特殊的情况之下会产生错觉。原因很简单么，就是这个人比那个人小，这边的墙的高度比那边低，所以最后就给你这么一种错觉。这样一种错觉的基础，就是整个神经系统，在处理这样一种图像的时候，它的结构上、它的功能上都存在某种基础，最后使得我们产生这个错觉。即使对这样一些简单的错觉现象的了解，我们现在还处在一个刚刚开始的地步，更不要说我们为什么有思维，为什么有情绪等等这样一些高级功能。我想，如果说在新世纪中，对脑和神经系统的研究会有一些什么突出的进展的话，我个人认为，可能是在对脑的一些高级功能的研究方面，这是我谈新世纪脑科学的一个方面。

从另一个方面，恐怕也是脑科学和神经科学发展的非常重要的一个侧面，那就是对神经系统疾病会提供更有效的治疗手段。我只给各位举两个方面的例子，第一个是神经干细胞和神经系统修复，第二个是跨颅磁刺激来治疗抑郁症。我们都知道，神经系统，主要是中枢神经系统，在损伤以后是很难恢复的，在座各位一定还记得桑兰的例子，她在练习的时候发生了事故，造成了脊髓损伤，损伤发生在颈椎那个部位，于是就造成了高位截瘫。原因很简单，在这种情况之下，中枢神经系统一旦损伤以后无法再生，这与周边神经系统很不一样。如果因为某种意外的事故手断了，把这个手接上，神经断了，把它接上以后它又会长回去，它仍然能够支配手指的活动，但是中枢神经系统就不成，为什么中枢神经系统损伤后不能修复，有没有可能使得中枢神经系统也能够再生，在这方面会有漫长的路要走，但是现在看起来，有些实验结果已经提示还是存在着希望的，其中的一种方法便是利用神经干细胞。成熟的神经细胞在绝大部分的情况之下，是不能再生的，不能分裂的，细胞分裂是一个细胞的基本特征，但是成熟的神经细胞是不能分裂的。近年来许多科学家发现神经系统中间有一些细胞，称作神经干细胞，它们是能够分裂的，而且在分裂以后可以逐渐地发育成为成熟的神经细胞，但是这样一些神经干细胞只存在于神经系统中间的某些部位，就是这里所标明的几处部位，问题是怎么使得这些部位所产生的能够分裂的神经干细胞，转移到我们所需要它生长的地方。如果有这种可能的话，那么中枢神经系统损伤后在某种程度上就可以获得再生。再给各位举个例子，刚刚已经谈到了抑郁症，我们有没有可能采取一些有效的方法来治疗抑郁症？这张图片显示用跨头颅的磁刺激治疗抑郁症的模式图。这是一个磁线圈，产生一个磁场，这个磁场聚焦在脑中的某个区域，对脑和神经系统不产生任何损伤，但有可能缓解抑郁症症状。这样一种方法显而易见在今后会有非常重要的临床应用。

我用一些生动的实例概略地说明我们对脑和神经系统的研究已经取得了一些什么样的重要的进展，它的主要发展趋势是什么，以及在我本人来看，在新世纪中对脑和神经系统的研究有可能沿着那些方向进一步往前推进。人类对整个自然界的研究已经走过了漫长的历程，现在我们开始对人类认识的主体进行研究。由于这项研究所包含的复杂性，由于这项研究所具有的深邃的理论和哲学意义以及对人类社会的推动，对脑和神经系统的研究已经成为现代自然科学所面临的最重大的挑战之一。有一段时间内，参与这项挑战的只限于自然科学界中的几个分支，但是现在自然科学的很多其他的分支的科学家们都一起联合起来参与了这样一场挑战，而他们的协同努力已经为我们对脑和神经系统的进一步的认识奠定了良好的基础，而且提供了很多机会，关键在于我们是不是有足够的远见，我们能不能得到足够的支持来发展这样一些机会。

我想，在脑科学和神经科学的研究中，恐怕很难想像会出现像哥白尼、牛顿、达尔文、爱因斯坦所作出发现在整个自然科学界所引起的那种革命，在我本人来看，恐怕都不会出现像DNA双螺旋结构的发现在生命科学界所引起的那种汹涌波涛。我们不能指望有一天说脑的奥秘已经完全大白于天下，尽管脑科学家们在对脑和神经系统的研究过程中已经取得了非常重要的进展，但是当我们意识到我们的脑是有多么地复杂，脑所实施的功能又有多么地精细的时候，我们一定会深切地领悟到未来的发展仍然是一条漫长的道路。既然这是一个极为根本的问题，既然这是一场无与伦比的挑战，我们自然不可能期待一蹴而就，当然我们更不应该因循守旧、固步自封，科学不能够割断历史，但是科学总是以新的发现、新的成果，不断地清除陈旧的定见，并在新的思想的引导之下，继续它自己的发展进程。

一百多年之前恩格斯曾经深刻地论述过，在人类认识过程中绝对真理和相对真理之间的辩证关系，我想，我们探索脑的奥秘，所沿着的就是一条绝对真理的长河，我们不断地认识着相对真理，但是我们不可能穷尽脑的奥秘这样一个绝对真理。在我来看，如果有一天，脑的奥秘果真是在一个完全的意义上大白于天下的话，那么在某种意义上人的思维就失去了它存在的价值，我们人类应该做的而且能够做到的，就是以其创造性的睿智和坚韧不拔的努力，逐渐去逼近这个目标。讲到这儿，我想起丘吉尔的非常著名的一段话。念过第二次世界大战史的同学，都一定了解这么一个情况：在二战开始的时候，纳粹法西斯不可一世，而盟军接连失利，但是后来盟军在北非组织了一次“火炬行动”，重创了法西斯。在这之后，丘吉尔做了一次演说，是非常有名的演说，题目是It is not the end，他在那次演说中这么说：This is not the end，even not the beginning of the end，but perhaps it is the end of the beginning（这并不是终结，甚至不是终结的开端，但也许这是一个开端的终结）。我想这样一段话，非常确切地描述了神经科学或者脑科学的现状。神经科学、脑科学，或者说对神经系统和脑的研究，现在正处在一个良好开端的终结期，站在现在已经奠定的坚实的基础上面，科学家们可以从容地来展望这门科学更加辉煌的前景。谢谢各位。

主持人：非常感谢杨教授给我们带来这么精彩的演讲，应该说以前我并没有完全听过您的演讲，但是很多人跟我说过，听杨教授演讲是一种享受，现在感觉真的是没有夸张。节目开始之前我们提到过人的语言能力主要由左脑控制的，但是听完您的演讲之后觉得您的右脑也真的是很发达很发达，语言节奏控制得特别好。我知道我们现在很多的青年学生，也是比较喜欢科学事业，杨教授，如果说有学生立志想献身科学事业，您觉得他们现在应该做哪些准备呢？

杨雄里：这个问题可能再需要一个小时来谈，但我想很重要的是掌握好现在在学的东西，在这样一个基础上，又要记住这么一句话：尽信书，则不如无书。这是孟子讲的一句话。如果你尽相信书上所说的那些东西的话，倒不如没有书。我想，如果要想在科学上有所成就的话，很重要的就是树立这种创新的意识。科学崇尚权威，但是科学又蔑视权威，这是黑格尔讲的，这段话既强调在科学上权威的重要性，但又不能一切唯权威是从。如果在某一个领域中，始终存在着某一个权威的话，那科学就不能发展了。如果我给各位有一点建议的话，那么请记住他说的这句话。

主持人：谢谢杨教授给大家的建议，谢谢，我还有一个问题要问杨教授，现在很多科幻影片通常都描述人类世界被某些高度发达的机械或者电脑控制，您觉得这有没有可能？

杨雄里：我并不相信机器或者是计算机的智力会超过我们人类，但是从另一个角度来看的话，根据我认为，我们不能否认当计算机技术发展到一定时期以后，它会具有某一种智能的东西，而这种智能的东西最后发展到一个什么样的程度，是我们现在还很难预测的。我记得著名的控制论专家维纳曾经说过这么一段很有名的话：未来的世界是一场要求更高的斗争，以对抗我们智力的极限，而不是一张舒适的软吊床，我们能舒适地躺在那里等候我们的机器人奴仆的伺候。这段话很令人深省。他的意思是，这些机器在发展到一定阶段以后便具有了某种智力，之后，它就可能参与到人类社会中来了。

这恐怕不是过虑。大家都知道几年前IBM计算机“深蓝”跟卡斯帕罗夫下棋的新闻。关于这个问题，我曾经发表过好几次意见。我认为，下棋这样一种基本上是按照逻辑思维、推理来进行的计算，恐怕迟早人类是做不过计算机的，那是迟早的事。我举了一个例子，说是你几千乘几千这样一种计算，计算机早就胜过人类了，人类做不到这一点。当然，从根本上来讲，计算机虽然会有智力，但是它的智力的发展不可能超越人类的智力；更重要的，我们还要从发展的观点来看问题，因为人类的智力也并不是一直停滞不前的，也是在不断发展的过程之中，动态地来看，我们应该承认计算机的智力，但是计算机的智力的发展只可能逐渐逼近，而不可能超越人类的智力。我并不相信有一天会像科幻电影里所描述的那样，人类社会被机器人支配。但是我们一定要意识到，有一天计算技术的发展使得这样一些机器的东西某种程度上参与到我们人类社会里面来，我们必须清醒地认识到这一点。

主持人：非常感谢杨教授给我们带来的演讲，让我们在这么短的时间内认识了脑，也进一步认识了自身，谢谢您，谢谢现场的观众。