人脑联络图

        朋友路过写了篇科学随想 《我思我不再》http://my.cnd.org/modules/wfsection/article.php?articleid=18080 借用不同的科学materials来表达她自己的某些想法。路过的思维和叙述风格明显有“瓦尔登湖”影响，比较发散，比较自由。对认识主体的思考本身就沾上了哲学味道。

       文章涉及学科广泛，科学概念只是粗线条掠过，哲学命题也是浅尝辄止，对“我”的诠释不能算很成功。不过，这又有什么关系，三百多年来对笛卡尔的哲学命题“我思故我在”的各种诠释汗牛充栋，还不是莫衷一是？

        我读这篇文章，着眼于路过的思维和思路，一个活泼的心智活动总是让人欣喜的。在网上讨论中，神经科学家小炉匠（可不是林海雪原的栾平）写出一篇《人脑联络图》，报告我们神经科学领域前沿正在发生的精彩，转载如下：

        人脑子里大约有一千亿个神经细胞 ，百分之六七十住在大脑皮层里。这么多神经细胞互相连接，传递信号，构成了一个复杂无比的网络。因为这个网络的活动是我们思想意识的源泉，它常被人们称之为宇宙中最复杂的系统。

        把皮层里的神经电线（轴突，树突）一根根接起来可以从地球连到月亮。在芝麻大小的一块（1 立方毫米）的皮层组织里，含有有几公里长的轴突和树突。有这么多电线，细胞间的连接方式一定很复杂，不知道包含有多少密秘。因此就有喜欢大工程大战役的人提出在人类基因工程基本完成后，下一步目标就是要搞清大脑皮层里神经线路的结构。摹仿人类基因工程（human genome project）这个名字，有人还搞出了个吸引人的名字“人脑联络图工程”（human brain connectome project）。

        这人脑联络图可绝对不是小炉匠可以搞到的。轴突树突细到微米以下，细的部分比光的波长都短，只有用电子显微镜才能看见。目前的电镜要能看清楚一定要切很薄的片，这样几毫米厚的皮层就可能要切成几十万片，然后在每一片中把千万根轴突，树突一根根标记好，最后把每片中标记好的轴突树突在几十万片切片中一片片地对起来，才能搞清每根电线的走向和接点。

        其实在1980年代，就有人突发奇想要搞清一个神经系统的全部连线。当时看电镜片子完全靠人工，由于工程的艰巨选用了一个很简单的动物标本，线虫（C. elegans)，只有270个神经细胞。 这工作于1986年发表，文章长达340页，厚厚的一大本。我那时侯刚当学徒，跟着导师给研究生上讨论课，大家一步一步地阅读讨论这篇文章，曾被其深深地震撼。

        到了今天技术已经发展了。由德，美两个小组合作，制成了大尺度的超薄切片机和专门看大片的电镜。即使如此，要读出那切出来的大批片子还是为人力所不可及，只能以毒功毒，靠专门设计的机器脑（神经网络）来读片。这机器脑可以在人的指导下不地断学习，纠正错误，最后达到高度可靠和独立地看电镜片子，24小时连续工作。

        在今年刚刚闭幕的神经科学年会上，一位科学家演讲时放了一段“大脑联络图”的电影。这虽只是一个缩影，只有头发丝那么粗，纸那么薄的一小片组织。电影中神经细胞之间复杂的三维连系，配着悸动的现代音乐，在巨大的屏幕上一步一步地展现出来。全场万众被这宏伟的图像感动得欢声如雷，即使在看不见演讲者的分会场，观众也对着电影屏幕报以长时间的热烈掌声。

        外行看热闹，内行看门道。俺挤在这如醉如痴的大众之中，除了感到文革运动般的狂热，还想到些什么呢？

        这个计划最大的弱点是只能造出一张地图. 一张城市地图虽然可以包括很多信息，但却并不能给出每一个街区，每一个大院，每一盏灯光之下正在发生的故事。大脑皮层里有上千万亿个突触，即细胞和细胞之间的联系点。随着我们的所闻所见，随着我们心猿意马的思想，每一个突触都在不断地变化，联系强度加强或减弱，用这种方法记录下我们的思想，并用这个记录来处理新的信息。在组织被固定，准备电镜切片的一瞬间，发生在突触上的所有故事会嘎然而止，只留下考古遗迹般的痕迹。

        要想知道这些突触上正在发生的故事，就必须看到他们的动态变化，也就是说在地图变化之后要再做一张，才能找出因为思想造成的变化。每秒钟要做几百张这样的地图才能赶上我们犹如电光石火般的思维。组织切片了就不会再有活动，因此要看动态地图一定要有先进的影像技术而非先进的电镜技术。

        最后，让我们假定所有技术困难都能克服，我们可以随心所欲地看到大脑皮层里产生思维的一切活动。那么是不是就能揭开思维的秘密了？ 答案很可能是不行。因为包含的信息量太大了，远远超出人类大脑所能理解的容量。可能对人类思维过程的最后理解发生在机器里。争论人类能不能理解自己的大脑，对许多人来讲已经是个过时的哲学问题，现在时髦的讨论是，还要有多久人脑就可以被硅文明理解。或者说，什么时候能把人类的全部文明上传到互联网上。