顧凡及教授的《腦科學(xué)的故事》是一本“老書(shū)”——首版2011年,2024年修訂出版的,已是這本書(shū)的第三版。第三版的篇幅比之前的版本增加了不少,細(xì)讀之下,發(fā)現(xiàn)其中果然有很多新增的內(nèi)容。
大概是在2012年,也就是《腦科學(xué)的故事》出版后不久,歐盟“人腦計(jì)劃”的立項(xiàng)緊鑼密鼓,瑞士洛桑理工學(xué)院的馬克拉姆(H.Markram)雄心勃勃,提出這個(gè)計(jì)劃的總體目標(biāo)在于“建立起為未來(lái)神經(jīng)科學(xué)、醫(yī)學(xué)和計(jì)算所需的全新信息和計(jì)算技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施,由此促進(jìn)全球的合作研究,總結(jié)現(xiàn)有關(guān)于人腦的一切知識(shí),并通過(guò)在超級(jí)計(jì)算機(jī)仿真重建人腦,直到其各個(gè)細(xì)節(jié)”。作為一個(gè)由歐盟資助的超大型研究計(jì)劃,這個(gè)項(xiàng)目將在10年內(nèi)(2013—2023)耗資10億歐元來(lái)資助神經(jīng)科學(xué)研究。這聽(tīng)上去是件大好事。
通過(guò)《腦科學(xué)的故事》,讀者會(huì)了解到,大腦雖然也是人體的一個(gè)器官,但是其功能的復(fù)雜性卻大大超過(guò)任何其他器官。大腦功能包括視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、嗅覺(jué)、味覺(jué)、觸覺(jué)、痛覺(jué)、溫度覺(jué)等多種感覺(jué)以及運(yùn)動(dòng)控制等生存所必需的基本功能,還涉及學(xué)習(xí)、記憶、語(yǔ)言、情緒、思維、意識(shí)等高級(jí)功能。這些功能在腦內(nèi)到底是如何組織、如何實(shí)現(xiàn)的,是如何由單個(gè)神經(jīng)元的活動(dòng)而產(chǎn)生回路中的信號(hào)傳遞,進(jìn)而上升至相關(guān)腦區(qū)的協(xié)同活動(dòng),最后形成我們對(duì)周?chē)澜绲恼J(rèn)識(shí)并指導(dǎo)我們的生存活動(dòng),對(duì)于這些,我們目前還只是知道了很少一部分。對(duì)大腦功能的研究,依然是生命科學(xué)的一個(gè)重要領(lǐng)域。
因此,對(duì)于歐盟在“人腦計(jì)劃”中的巨大投入,很多人為之振奮。記得當(dāng)時(shí)周?chē)灿胁簧偃讼M赃@個(gè)事件為契機(jī),推動(dòng)國(guó)內(nèi)相關(guān)學(xué)科的研究再上一個(gè)臺(tái)階。但是另一方面,也有很多人認(rèn)為馬克拉姆的目標(biāo)不切實(shí)際,尤其是“通過(guò)在超級(jí)計(jì)算機(jī)仿真重建人腦,直到其各個(gè)細(xì)節(jié)”,給人以夸夸其談的感覺(jué)——這樣的目標(biāo),在10年內(nèi)是很難實(shí)現(xiàn)的。顧老師屬于后者。彼時(shí),他已經(jīng)退休多年,但依然對(duì)學(xué)術(shù)前沿動(dòng)態(tài)保持高度關(guān)注。
這個(gè)歐盟“人腦計(jì)劃”的學(xué)術(shù)目標(biāo)過(guò)于宏大、可行性不足,在10年中不可能實(shí)現(xiàn)——只要是認(rèn)真從事過(guò)神經(jīng)科學(xué)研究的人,做出這樣的判斷并不難。其實(shí),即使是“總結(jié)現(xiàn)有關(guān)于人腦的一切知識(shí)”,也不是什么新鮮主意。往前再推10年,在21世紀(jì)初,就有人希望以“神經(jīng)信息學(xué)”的名義,建立腦科學(xué)研究的共享數(shù)據(jù)平臺(tái),國(guó)內(nèi)外都有這樣的推動(dòng)者。后來(lái)的事實(shí)證明,雖然這種想法是出于學(xué)科發(fā)展的良好愿望,但同樣也是缺乏可行性??v然推動(dòng)者四方奔走、各處游說(shuō),最后也都是不了了之。原因也很簡(jiǎn)單——對(duì)于神經(jīng)科學(xué)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),不了解實(shí)驗(yàn)背景或者對(duì)相關(guān)機(jī)制缺乏思考的人其實(shí)很難做出合理的、有意義的解釋。顧老師堅(jiān)信“科學(xué)來(lái)不得半點(diǎn)虛假”。于是就發(fā)生了持續(xù)10年對(duì)這個(gè)項(xiàng)目的跟蹤關(guān)注,也時(shí)不時(shí)地可以從各種渠道看到或聽(tīng)到他對(duì)這件事情的評(píng)論。
2023年,歐盟人腦計(jì)劃“曲終人散”,適逢顧老師對(duì)《腦科學(xué)的故事》進(jìn)行修訂。于是,這個(gè)龐大計(jì)劃的來(lái)龍去脈、項(xiàng)目的得與失,就成為這本書(shū)最后一章的一部分。雖然這一部分篇幅不算太大,卻是本書(shū)的重要一筆。教科書(shū)往往給我們成熟的知識(shí),科普讀物一般也是這樣。但本書(shū)中關(guān)于馬克拉姆領(lǐng)銜的“藍(lán)腦計(jì)劃”和“歐盟人腦計(jì)劃”的正反兩個(gè)方面的內(nèi)容,給了讀者一個(gè)多方位的介紹,也提供了從另一個(gè)視角來(lái)審視科學(xué)研究的線(xiàn)索。
10年的時(shí)間,在歷史長(zhǎng)河里只是一個(gè)瞬間。但是對(duì)一個(gè)方興未艾的學(xué)科來(lái)說(shuō),10年里可以發(fā)生很多事情,尤其是在技術(shù)高度發(fā)展的21世紀(jì)。《腦科學(xué)的故事》給讀者帶來(lái)了一些振奮人心的例子,其中包括2014年世界杯足球賽別具一格的開(kāi)球儀式——一位下肢截癱患者平托(J.Pinto)使用由神經(jīng)信號(hào)控制的外骨骼,在綠茵場(chǎng)上踢出了激動(dòng)人心的一腳。這具有里程碑意義的一腳,凝聚了以杜克大學(xué)的尼柯萊利斯(M.Nicolelis)為代表的神經(jīng)科學(xué)工作者長(zhǎng)達(dá)幾十年的努力。加拿大醫(yī)生彭菲爾德(W.Penfield)1930年代的工作,已經(jīng)揭示了控制人體各部分運(yùn)動(dòng)的神經(jīng)元在腦內(nèi)的區(qū)域性分布。進(jìn)而,通過(guò)對(duì)相關(guān)神經(jīng)元活動(dòng)信號(hào)的記錄和分析,來(lái)解讀運(yùn)動(dòng)主體的運(yùn)動(dòng)意圖,這樣的工作也是始于20世紀(jì)。最初的嘗試以大鼠為對(duì)象,隨后是猴子,這些工作在20世紀(jì)末均已有所報(bào)道。相關(guān)技術(shù)不久之后在人體上得到應(yīng)用。
世紀(jì)之交,對(duì)脊髓損傷的修復(fù),讓人們看到了截癱患者康復(fù)的希望,這個(gè)領(lǐng)域一時(shí)成為神經(jīng)科學(xué)的一個(gè)熱點(diǎn)。與此同時(shí),如何通過(guò)對(duì)運(yùn)動(dòng)中樞神經(jīng)信號(hào)的讀取來(lái)實(shí)施運(yùn)動(dòng)輔助,則是另一個(gè)熱點(diǎn)。通過(guò)對(duì)截癱病人植入電極以獲取神經(jīng)元信號(hào),經(jīng)解碼對(duì)輔助設(shè)備進(jìn)行控制,最初的報(bào)道見(jiàn)于21世紀(jì)初。2012年,又有一則關(guān)于截癱病人腦內(nèi)植入電極并控制機(jī)器手的報(bào)道刊載在《自然》(Nature)雜志。之后在2016年有了馬斯克(E.Musk)創(chuàng)建的Neuralink公司,以及2024年年初轟動(dòng)媒體、讓地球人都知道的“首例病人植入”。當(dāng)然,知情人都知道這個(gè)“首例”,說(shuō)的只是Neuralink的“首例”,而不是這項(xiàng)技術(shù)的“首例”。讀了這本新版《腦科學(xué)的故事》的讀者,也會(huì)知道。
這部近27萬(wàn)字的《腦科學(xué)的故事》,還有很多其他精彩。如果把每個(gè)故事都比作是一道美味,那么整書(shū)就是一場(chǎng)饕餮。當(dāng)然,這場(chǎng)筵席還沒(méi)有結(jié)束,腦科學(xué)的研究,還在繼續(xù)。