绘制大脑

我认为不仅要认识到伪科学如何贬低医学并利用医疗消费者，还要认识到真正的科学如何造福医学和消费者。同样重要的是要区分炒作与现实，因为经常有基于真实科学的虚假治疗方法。

我们正处于一些真正令人兴奋的医学科学的起步阶段，跟踪我们的进展非常重要。例如，我们刚刚开始看到CRISPR技术的好处。基因工程总体上有望改变许多医学领域。另一个重要的新兴领域是我们能够绘制、接口和改变大脑功能的能力。神经调节是一个合法的治疗领域，但也容易被滥用。

一个令人兴奋的研究领域是大规模合作尝试详细绘制人脑图谱——即连接组。这通常被比作基因组项目，但它的规模要大得多。最终目标是创建整个人类大脑的完整接线图。当然，如果这种图谱在计算机硬件中实现，或者甚至在软件中虚拟实现，它可以是功能性的。完整的接线图可以是一个功能性的数字大脑。

事实上，很难在没有后者的情况下实现前者（至少部分如此，如果不是全部的话）。为了知道接线图是否准确，我们需要知道它像大脑一样运作。最近的一系列出版物很好地说明了这个过程。

这是机器智能从皮质网络（MICrONS）项目的工作成果，该项目是由艾伦研究所、普林斯顿大学、哈佛大学、贝勒医学院、斯坦福大学等150多位科学家和研究人员的合作。他们的目标是创建人类大脑“结构连接和功能”的密集重建。

最近，他们为小鼠视觉皮层的一小块区域完成了这一工作。他们创建了迄今为止最大的哺乳动物大脑功能接线图，包含超过20万个细胞、4公里长的轴突（延伸到其他细胞的分支）和5.23亿个突触（细胞之间的连接点）。

他们使用的方法是从一小块小鼠大脑中切出25,000层，每层厚度仅为人类头发的四百分之一（这似乎总是向公众传达此类事情的标准度量单位）。另一个团队则使用人工智能（AI）将这些层重建为三维模型。

顺便说一下，AI是另一个需要区分炒作与现实的领域，但我看到两种错误都在发生。很容易夸大AI目前所能完成的任务，但同样常见的是将当前AI应用的强大能力视为炒作。与此同时，AI正在改变许多领域的研究，神经科学就是其中之一。AI非常擅长处理大量数据集，因此非常适合遗传学和神经科学等研究领域。

这项合作努力的结果是小鼠视觉皮层一小块区域的详细地图。但他们还需要这个地图具有功能性，不仅能看到细胞是如何连接在一起的，还能看到它们是如何工作的。因此，他们用观看动作电影时记录的小鼠大脑活动信息训练了AI。

这使科学家们能够看到接线是如何工作的，从而发现了新的发现，例如某些类型抑制在大脑功能中的作用。他们发现抑制性细胞不仅仅是降低整体神经元活动，有些还高度选择性地抑制特定神经元，这意味着它们是信息处理的功能部分（而不仅仅是刹车）。

为了测试他们的新模型，他们用它来预测小鼠视觉皮层对特定刺激的反应，结果证明它能够做到这一点。关键在于，它能够预测对新颖视觉刺激的反应，这意味着不同于训练数据。

本质上，我们现在拥有了小鼠视觉皮层一小块区域的工作数字模型。这是一个重要的概念验证。他们的计划是继续前进，从感觉皮层进展到更高级别的处理、抽象、规划和其他功能。最终目标当然是创建一个完全功能性的数字小鼠大脑。一旦完成，再完成相同的人类大脑项目。

即使只是一个小鼠大脑，也可以作为通用哺乳动物大脑的模型，使我们能够在虚拟环境中研究许多类型的神经系统疾病。我们可以比较健康大脑和患病大脑的不同之处。自闭症或精神分裂症的大脑接线模式与典型大脑有何不同？

想象一下拥有完全功能性的数字小鼠大脑——这可以使我们在硅基系统中进行心理和神经实验，速度和成本都远低于使用活体动物。

当然，复制一个人类大脑的项目会引入非常棘手的伦理问题。我们需要仔细思考并在技术到来之前解决这些伦理问题，而这可能会比许多人预期的更快。

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