首先我想給大家回顧幾個問題，我們?yōu)槭裁茨軌蚩吹疥柟猓课覀優(yōu)槭裁茨軌蚵劦交ㄏ悖课覀優(yōu)槭裁茨軌蚋惺艿角屣L(fēng)拂過我們的臉龐？我們?yōu)槭裁茨軌蜃呗罚课覀優(yōu)槭裁磿璩课覀優(yōu)槭裁磿W(xué)習(xí)？我們?yōu)槭裁茨苡洃洠课覀優(yōu)槭裁磿邢才罚?/div>
所有這些關(guān)于我們自己的問題，都與我們頭頂上、頭骨下方這個一公斤多一點的灰白色的器官，有著直接的關(guān)系。
雖然我不能告訴大家大腦到底是什么，但我可以公平的說，它是我們?nèi)祟悾蛘呤?span>我們?nèi)祟愡M行的科學(xué)試驗所要研究的黑盒子之一，甚至我們可以把之一去掉。今天我會用20分鐘左右的時間告訴大家how fascinating this black box is.
首先在講之前，我還是想給大家回顧一下，我們怎么來定義大腦，到底什么是大腦？從結(jié)構(gòu)的角度上來講，一個最簡單的方式來定義大腦，就是大腦中有1000億個神經(jīng)元。大家可以想象，整個地球上才有100億個人，大腦中卻有1000億個神經(jīng)元。
我想大腦之所以能夠執(zhí)行如此復(fù)雜的功能，引起我們無限的遐想，一個非常重要的特點，就在于它有著數(shù)目眾多的神經(jīng)元。每一個神經(jīng)元跟我們每一個人一樣，我們認(rèn)識不同的人，操著不同的語言，來自不同的地方，遇到不同事情的時候會有不同的反應(yīng)。
正是有了1000億個神經(jīng)元所組成的，我們管它叫Ensemble的這樣一個巨大的集合，我們的大腦才擁有了無與倫比的功能。
在一百多年前，西班牙有一個非常著名的神經(jīng)解剖學(xué)家Ramón y Cajal，他發(fā)現(xiàn)大腦中的神經(jīng)元有一個非常關(guān)鍵的特性，就是它們長得都不一樣，它們在形態(tài)上的差別要遠遠大于我們每個人之間的差別，所以他就非常細致地把他在大腦皮層中看到這些神經(jīng)元勾勒了下來。
他當(dāng)時發(fā)現(xiàn)了差不多幾十種神經(jīng)元，我們現(xiàn)在所知道的大腦中所擁有的神經(jīng)元的數(shù)量，要遠遠多于Ramón y Cajal先生在一百多年前感受的程度。現(xiàn)在隨著分子生物學(xué)技術(shù)的進步，隨著光學(xué)技術(shù)的進步，我們可以更好的去分辨大腦中到底有多少種不同的神經(jīng)元。
我們腦中有一個部分叫小腦，它來負責(zé)這些控制運動的神經(jīng)元，英文叫Purkinje Cell。大家可以看到神經(jīng)元的樣子都是我們所沒見過的，它看起來像是一個植物，但是自然界中沒有任何一個植物長成這個樣子。
它有上邊這些像樹杈一樣的東西，我們管它叫樹突，這是神經(jīng)元的一個非常基本的結(jié)構(gòu)。除此之外，再靠下一點的地方有個圓圓的東西，我們管它叫胞體。
如果把它想象成一個芯片的話，那么芯片利用上面的樹突來收集信號，收集信號后進行處理，再通過下面這個小小的結(jié)構(gòu)叫軸突，我這里只顯示了一部分，把它傳遞到跟它連接在一起的神經(jīng)元上。
這些控制運動的神經(jīng)元Purkinje Cell排列在一起，形成一個非常有序的結(jié)構(gòu)，互相之間形成一個傳遞和解算信息的有序結(jié)構(gòu)，看起來就像這張圖一樣。
一般來講，我們都認(rèn)為大腦是智力的源泉，它是學(xué)習(xí)和記憶的基礎(chǔ)。在人的大腦中有一個結(jié)構(gòu)叫做海馬，這里有很多控制記憶的神經(jīng)元，我們用現(xiàn)代分子遺傳學(xué)的方法，把不同種類神經(jīng)元標(biāo)記成不同顏色的時候，它看起來是這個樣子。
這個看起來是不是非常像一棵一棵的樹？這個是控制睡眠的神經(jīng)元，大家可能覺得睡眠是一個非常簡單的行為，我困了自然就睡。
事實上睡眠是由大腦控制的，是一個非常精準(zhǔn)的行為，而你看到的這些神經(jīng)元根本就不是來自于哺乳動物，也不是來自于人類，他們實際上是來自于小小的蒼蠅，蒼蠅大腦中控制睡眠的神經(jīng)元就是這個樣子的。
剛才說了大腦最根本的特性，是它有1000億個形態(tài)和功能各不相同的神經(jīng)元，那么腦到底在做什么？我想大家每個人都知道一點，我可以和大家回顧一下。
大家一般說到大腦的時候都認(rèn)為，它是智力的源泉，但是大腦同時控制著我們的生理和運動功能，你能夠正常走路都是由大腦來控制的。假設(shè)你一側(cè)的半規(guī)管出現(xiàn)問題，也就是它投向大腦的平衡信息出現(xiàn)問題的時候，我們就不能正常行走了。
睡眠，實際上是由大腦精密控制的一個行為。當(dāng)人的睡眠開始變得不好，比如每天早上5點鐘就醒了，可能是腦衰退的一種體現(xiàn)。
人不同于很多其他的植物，他有非常復(fù)雜的社交行為。比方說貓咪在抱著你的腿撒嬌的時候，實際上這是貓咪的一種需要，我們?nèi)艘灿蟹浅娏业纳鐣煌枰覀冊诤筮呥€會講到。
人能夠?qū)W習(xí)和記憶，不光是在學(xué)校里讀書，學(xué)習(xí)課本上的知識，學(xué)習(xí)打牌，知道打牌輸了的時候往臉上貼紙條，這也是學(xué)習(xí)的一部分。
我們?nèi)诉€有一些非常特別的，經(jīng)過自然選擇保留下來的行為，比方說冒險的行為，大家覺得非常簡單，實際上冒險一點都不簡單，它是經(jīng)過大腦非常復(fù)雜的計算，才能夠執(zhí)行的一個行為。
后邊還會講大家的七情六欲，我們?yōu)槭裁磿才罚课蚁Ｍ麕Ыo大家的一個觀點是，大腦不光是智力的源泉，非常重要的，它也是情感的源泉。
總結(jié)一下大腦的功能，我認(rèn)為可以分成四個部分，第一是我們能夠感知周圍的環(huán)境，第二個是運動控制。不光是運動，包括我們的生理都是由大腦來控制的。
第三是我們經(jīng)常提到的學(xué)習(xí)和記憶，最后是情緒和情感。對于大腦的結(jié)構(gòu)來講，一個基本的特點就在于，不同的大腦區(qū)域可以控制不同的功能。比方說你的前額葉皮層就是用來控制情感的，包括你的決策。
剛才演講的唐克揚老師說，他走到山上，在思考怎么樣建好建筑，在進行抉擇的時候，他的前額葉皮層應(yīng)該是非常活躍的。我們?nèi)擞形宸N感知覺系統(tǒng)，你能夠感受外面的世界，都是由后邊顳葉來控制的，小腦和大腦的一部分皮層是用來控制運動的。
我們的呼吸心跳這些基本的功能是由腦干的一些非常重要的核團或者叫神經(jīng)元來控制的。這個是大腦在結(jié)構(gòu)上的一個非常重要的特點，不同的區(qū)域，執(zhí)行不同的功能。
大腦不同于人體的任何一個圈，剛才跟大家講過，它有1000億個神經(jīng)元，從細胞的數(shù)目上來講，它和身體的其他器官沒有顯著的區(qū)別，但是大腦之間的神經(jīng)元是通過電信號相互傳遞信息的，這是大腦不同于身體里其他器官的特征，下面我會用一段非常簡單的視頻和大家解釋一下。
每一個細胞、每一個神經(jīng)元都相當(dāng)于一個芯片，這個芯片會受到兩種信號的影響，一種是紅色信號，是激活它的信號，另外一種是藍色信號，是抑制它的信號。經(jīng)過它自己的解算后，會做出一個決定，也就是到底要不要發(fā)出這個信號。它發(fā)出的這個信號是電信號，我們在神經(jīng)科學(xué)上管它叫動作電位，大家注意一下，它有紅色和藍色的信號集合。
當(dāng)這個信號達到一定程度的時候，一個信號傳遞到下游的軸突上，這就是一個動作電位。動作電位傳遞到下游，每一個神經(jīng)元再跟下游的1000多個神經(jīng)元發(fā)生信息交互，所以它們信息交互的復(fù)雜程度遠遠超過了我們的想象，我認(rèn)為這在一定意義上是對還原論的終極挑戰(zhàn)，想要用還原論的方法來解答生物芯片是怎樣工作的，我認(rèn)為在一定程度上來說，是不可能的事情。
我們?yōu)槭裁搓P(guān)心大腦？為什么關(guān)心腦科學(xué)？我想除了它是我們?nèi)祟愓J(rèn)知和最終挑戰(zhàn)的目標(biāo)之一，還有一個非常重要的原因在于，大腦功能如果出現(xiàn)了異常，會帶來非常多的疾病。
我下面給大家舉個例子，比方說大家都非常關(guān)心的老年癡呆癥，左邊是一個正常人的大腦形態(tài)，右邊是得了老年癡呆癥以后的。
大家可以看到它皮層的厚度大大縮減了，我們用來執(zhí)行學(xué)習(xí)、記憶、情感以及運動的這些相關(guān)信息的神經(jīng)元，有50%到60%以上都喪失了，它喪失了這些非常核心的部分，也就導(dǎo)致我們喪失了學(xué)習(xí)和記憶的能力，你不知道你的家在哪了，你不認(rèn)識你的女兒了。
除此之外，畫面中的這位老人得了另外一種神經(jīng)疾病，也是一種神經(jīng)退行性疾病，叫帕金森氏癥。可以看到他在靜息態(tài)時，有非常嚴(yán)重的震顫。
那么這個震顫是由什么產(chǎn)生的呢？在中腦里，有一些神經(jīng)元叫多巴胺神經(jīng)元。我們到現(xiàn)在還不清楚其中的緣由，隨著人年齡的增長，這些多巴胺神經(jīng)元會逐漸死亡，當(dāng)它死亡超過85%的時候，就會出現(xiàn)這位老人在靜息態(tài)的震顫癥狀。
除此之外還有一些，比如睡眠方面的疾病，不光人會得這個病，狗也會得，視頻里這只狗得了一種非常奇怪的睡眠癥，叫發(fā)作性睡眠癥，大家可以觀察一下，它剛才還玩得好好的，但是當(dāng)控制睡眠的神經(jīng)元出現(xiàn)問題的時候，它就會不由自主的睡過去，像現(xiàn)在，就已經(jīng)完全睡過去了。
大家可以想象，如果是人也得了這樣的疾病，你能開車嗎？你能騎自行車嗎？很顯然是不能的，甚至連走路都不行，你走著路也會睡過去。但很快它會再醒過來，這些神經(jīng)元有一些監(jiān)護性的機制，發(fā)現(xiàn)你在不應(yīng)該睡覺的時候睡過去，就會把你叫醒。
我想說明一點，大腦真的非常復(fù)雜，很多事情看起來容易，但日常生活中的每一件事情都是有精密調(diào)控的，哪怕它出現(xiàn)一點問題，都會給你的生活帶來很大的困擾。
那么回到我們的正題，恐懼和焦慮。其實這只是一個引子，我會利用恐懼和焦慮兩個例子，具體解釋大腦各部分可以執(zhí)行不同的功能。我最后的結(jié)論是，恐懼是由大腦中不同區(qū)域來執(zhí)行的。其實你理解嗎？你不理解。我理解嗎？我很多時候也不理解。
回到我們剛才提到的，我們是用還原論的方法來拆分大腦，但實際上，我們在分析大腦功能的時候會遇到很多困難。
所謂恐懼，就是當(dāng)你在樹林里見到一只大老虎以50公里的速度朝你沖過來，你所有的生理和心理反應(yīng)的集合就叫恐懼。當(dāng)你走在路上，離樹林還有200公里遠，你就擔(dān)心遇到大老虎，這叫焦慮。
那么控制焦慮的腦區(qū)看起來跟控制恐懼的腦區(qū)是一樣的，說句實在話，我也不理解這到底是怎么回事。
左：控制恐懼的腦區(qū)和神經(jīng)環(huán)路
右：控制焦慮的腦區(qū)和神經(jīng)環(huán)路
但是有一些我們是理解的，比方說大腦中的一些特定結(jié)構(gòu)，是跟恐懼和焦慮有著直接關(guān)系的。大腦中有一個跟杏仁差不多大小、長的也像杏仁的結(jié)構(gòu)叫杏仁核，它的功能消失，人就完全沒有恐懼了。他可以在大街上朝著汽車走過去，完全沒有任何恐懼的感覺。
在恐懼和焦慮出現(xiàn)異常的時候，會通過很多精神疾病反映出來。比方說我們有一類精神疾病叫情感障礙affective disorder，它影響成年人會更多一些，比如抑郁癥、焦慮癥、恐懼癥、強迫癥，這些都和剛剛提到的那些神經(jīng)元的功能失常有關(guān)系。下面講一下我們目前正在做的工作，我們主要是關(guān)注大腦的疾病。
這是一位小朋友做的畫，后面還有幾張，色彩非常斑斕，我不太懂得繪畫，但我覺得挺好看的。
這些畫到底是誰畫的呢？實際上是一個只有5歲的英國小姑娘，她叫Iris Grace，她在繪畫方面有著不同尋常的天分，但與此同時，她也是一個患有自閉癥的孩子。
這個孩子可以畫出剛才那樣美輪美奐的圖畫，但是她一句話都不會說，她沒有辦法跟人進行正常的交流，很顯然她的大腦在發(fā)育的過程中出現(xiàn)了一些異常。
那么出現(xiàn)這些異常的原因到底是什么？我們能不能找到異常在哪里，并且給予她干預(yù)，讓她有一個正常的生活，這就是我們正在研究的一個很關(guān)鍵的方面。
那么講到了自閉癥，什么是自閉癥？自閉癥又叫做孤獨癥或者孤獨性譜系障礙，是廣泛性發(fā)育疾病的一種代表疾病。一般我們國內(nèi)的統(tǒng)計認(rèn)為，每100個孩子中有1個孩子會得自閉癥，美國的統(tǒng)計是1:68，韓國統(tǒng)計認(rèn)為，每33個孩子中有1個得自閉癥……不同的國家有不同的統(tǒng)計。
剛才說過，我們0到14歲的患者超過200萬，但98.7%沒有得到治療。我想跟大家強調(diào)一點，我們通常認(rèn)為自閉癥是孩子的疾病，實際上不是的，自閉癥是一種完全失能的疾病，意思是得了自閉癥的孩子，他一生都需要其他人的照顧。聾啞人有工作和學(xué)習(xí)的能力，但是自閉癥的孩子是完全失能的，會給家庭帶來非常沉重的負擔(dān)。
一般提起自閉癥，大家都會想到《RAIN MAN》這部電影，達斯汀霍夫曼飾演的這個角色，有著無與倫比的數(shù)學(xué)計算能力，但他完全沒有辦法跟人交流，沒有社交能力，這也是自閉癥名字的由來。
我們在科學(xué)上可以用比較準(zhǔn)確的方法來鑒定自閉癥，這些孩子到底有怎樣的缺陷？下面的例子就是他們在視覺上的缺陷。
這兩幅圖是一樣的，其中有一個是得了自閉癥的孩子，我們用儀器追蹤他的目光停留在圖畫的哪個地方。大家可以看到，左邊是得了自閉癥的孩子，他的目光一直停留在圖畫的中央；另一個是正常的孩子，他就可以看到圖畫的不同部分，這也是目前我們能為自閉癥診斷所做的一些努力。
在臨床上，AMERICAN PSYCHIATRIC ASSOCIATION 出過一本非常厚的書來指導(dǎo)醫(yī)師對自閉癥進行診斷。
我覺得自閉癥它不是單一的一種疾病，它是一個廣泛性發(fā)育障礙，它包括非常多的亞型，一些我們到現(xiàn)在也沒有辦法準(zhǔn)確界定的亞型。
在所謂的醫(yī)師手冊中，有一系列的行為案例，比如說一共有15個不太正常的行為，如果孩子出現(xiàn)了上述行為中的五個，就可以認(rèn)為他患有自閉癥，如果他出現(xiàn)了十個，就可以認(rèn)為他是非常典型的自閉癥。
所謂的行為異常都有什么呢？包括缺乏展示，缺乏語言溝通和互動，缺乏興趣和快樂分享，對名字缺乏反應(yīng)，有重復(fù)動作等。大家可以看到這些都是對外在動作的判斷，并不是非常準(zhǔn)確的界定，對于它內(nèi)在的本質(zhì)是缺乏了解的。
總結(jié)來講，什么叫自閉癥？其實在臨床上它可以用兩句話來概括，就是他缺乏應(yīng)有的行為，出現(xiàn)了異常的行為，這是非常籠統(tǒng)的定義。我覺得這連診斷都談不上，就更不要去談如何干預(yù)和治療自閉癥。
對于自閉癥診斷還有一個非常重要的挑戰(zhàn)，自閉癥實際上是發(fā)育障礙的一種，在自閉癥的孩子中有70%到80%會出現(xiàn)智力發(fā)展缺陷。它會出現(xiàn)合并癥，這在自閉癥的診斷中是一個非常重要的因素，而且非常難以剝離。
很多患者會有神經(jīng)發(fā)育方面的疾病，比如ADHD就是多動癥，再比方說，很多孩子有學(xué)習(xí)障礙，溝通障礙，腦癱癲癇之類的，除此之外也會有并發(fā)，因為大腦是非常復(fù)雜的器官，我們不應(yīng)該只用其中一個作為核心癥候，而將社會交往的行為缺陷單獨剝離。
因為它包含了很多其它相似的疾病，或者說很多疾病都會具有這樣的特點。怎樣去解決這個問題呢？我認(rèn)為整個學(xué)術(shù)界，包括醫(yī)療界還存在很大的爭議。
稍微講一下自閉癥的病因到底在哪里？它到底是由遺傳因素決定，還是由環(huán)境因素決定？先給大家普及一個知識，如果是同卵雙胞胎，意味著100%的遺傳物質(zhì)是一樣的；如果是異卵雙胞胎，就只有50%的遺傳物質(zhì)是一樣的。
如果同卵雙胞胎的患病幾率遠遠高于異卵雙胞胎，就證明遺傳因素在其中有非常關(guān)鍵的作用。大家可以看到孤獨性譜系也就是自閉癥，它的遺傳因素是非常關(guān)鍵的。同時，遺傳因素也在精神分裂、情感障礙、多動癥這些精神疾病的發(fā)病過程中起到了非常重要的作用。
另外我們還會關(guān)注環(huán)境因素，我們這里講的環(huán)境因素不是大家一般關(guān)心的環(huán)境因素，比方說水、空氣、食物，我們關(guān)心的是胎兒在發(fā)育過程中，母體帶給胎兒的環(huán)境，包括圍產(chǎn)期缺氧、先兆性流產(chǎn)，這些事件對胎兒環(huán)境來說是壓力因素，會對胎兒患上自閉癥起促進作用。
那么它的病因到底是什么？實際上我們知道，但也不知道，我覺得用一個比較籠統(tǒng)的說法，就是神經(jīng)系統(tǒng)、神經(jīng)元在發(fā)育過程中的異常，造成了神經(jīng)環(huán)路結(jié)構(gòu)和功能的缺陷。這是一句非常含糊的話，可到底是什么原因，我們還不是很清楚。
關(guān)于它的治療，目前主要采取康復(fù)訓(xùn)練，實際上康復(fù)訓(xùn)練就跟我們在家里訓(xùn)小狗是一樣的。這也反映了我們在治療自閉癥過程中遇到的問題，我們根本不知道它的病因是什么，也就談不上干預(yù)，所以目前是以這種比較低效的康復(fù)訓(xùn)練為主。下面講一下這些科學(xué)研究怎樣才能解決神經(jīng)疾病面臨的問題。
這個小老鼠是我們實驗室中的，這是它發(fā)作癲癇的樣子，它患有羊角瘋，會不由自主的抽搐。如果測量它大腦內(nèi)部的電活動，是大大高于平常水平的，大家可以看到有四肢僵直的情況，是非常痛苦的。
大家仔細觀察，這時有一束藍光進來了。這是我們用現(xiàn)代光遺傳的手段，在給大腦的神經(jīng)元“踩剎車”，抑制住它不正常的電活動。當(dāng)藍光進來的時候，小白鼠很快就恢復(fù)運動了。這說明，想要治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病就必須找到它的發(fā)病原因，開發(fā)出新的技術(shù)手段才能對它進行干預(yù)。
下面再給大家講一個例子，就是帕金森氏癥的例子。剛才這個老人大家已經(jīng)看過了，帕金森癥是我們在神經(jīng)系統(tǒng)中唯一一個非常清楚的病癥，我們知道它是在哪個節(jié)點出現(xiàn)了問題，因此就在他的大腦中植入了一個電極，植入在出現(xiàn)問題的這個區(qū)域，當(dāng)我們打開電極的時候，就可以抑制這個區(qū)域的非正常活動了。
大家可以看到，醫(yī)生將開關(guān)打開，電極開始放電，我們就能抑制非正常活動區(qū)域的活性了。
大家注意觀察這位老人，他的震顫很快就消失了，幾乎是立竿見影的。現(xiàn)在你讓老人去做一些精細的動作，就不像剛才在激活電極之前的那樣，完全沒有辦法做任何動作。
我想科學(xué)研究的偉大意義就在這里，只有我們了解了這個疾病的本質(zhì)，才能夠開發(fā)出干預(yù)疾病的有效方法。希望未來有一天，我們也能夠找到關(guān)于自閉癥可靠的治療方法，非常感謝大家，謝謝。
