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“针对脑功能紊乱灵长类动物的基因治疗,我们即将开展首个临床试验。”11月13日,美国科学院院士、麻省理工学院(mit)麦戈文脑科学研究所主任罗伯特·戴西蒙(robert desimone)在北京举行的首届mit中国峰会上透露。

“试验会否成功,仍不得而知。精神障碍的某些方面可以通过基因疗法得到改善,但有些不会。不过就我个人而言,哪怕一点点的精神改善也足以慰借。例如,自闭症患者只要能提高20%的智力水平,就能够脱离专业机构,独立生活。”

精准治疗

戴西蒙在认知神经科学领域作出过开创性贡献。他应用光控遗传学技术,研究食蟹猴和猕猴等灵长类模式生物的大脑如何排除干扰、将注意力专注于特定目标以及如何应对超负荷的信息。戴西蒙发现,与注意力相关的神经元会同步发电,宛如一支交响乐团。

此外,戴西蒙十分关注与脑功能紊乱相关的疾病,包括自闭症、精神分裂症和抑郁症。

“治疗脑功能疾病未来会变得像治疗癌症,是针对特定失调的靶向治疗。”他告诉包括澎湃新闻(www.thepaper.cn)在内的媒体。“这有别于传统的药物疗法。要知道,药物一定会对身体的其他部分产生影响。”

基因治疗就是一种靶向技术。它将外源的正常基因引入患者细胞内,以纠正缺陷基因。对脑功能紊乱而言,最大的难点在于相关的基因位点繁多,需要不同的治疗方法。所幸的是,以基因魔剪crispr和光感基因神经调控技术为代表的新兴方法也发展迅速。

一门学科的革命性突破往往得益于研究工具的更新换代,正如望远镜之于天文物理学。戴西蒙相信,crispr或许就是脑科学的革命性工具:“有人说,crispr就像电和电脑的出现一样划时代。”

用crispr技术敲除猕猴的shank3基因,就能得到自闭症模式灵长类动物,进行病理分析和治疗探索。这个研究项目正由麦戈文脑科学研究所主任和中国科学院深圳先进技术研究院合作进行。

2000年成立的麦戈文脑科学研究所并不缺钱,它得到了mit校史上最大数额的一笔捐赠,高达3.5亿美元。不过,灵长类脑科学实验的研究中心正在向中国转移。

2014年,云南省灵长类生物医学研究重点实验室的季维智组利用crispr技术对食蟹猴进行了精准的基因修饰,突破了该技术在灵长类动物上的零应用。

2016年初,中科院上海神经科学研究所的仇子龙组在《自然》上发表了自闭症猴模型:在食蟹猴中转入了人源基因mecp2。这种转基因猴表现出与人类自闭症相似的症状,且该转基因可通过种系传递向子代进行遗传。

中科院上海神经科学研究所的仇子龙组培养出的自闭症猴

戴西蒙提到,外界误认为中国动物实验的繁荣是由低规范造成的。据他亲身观察,中国对动物实验的接受程度虽然很高,但动物福利和动物保障依然严格。戴西蒙在深圳看到,实验猴居住在很大的笼子里,连通着覆盖植物的玻璃房,这样大的活动空间远远超过了mit所能提供的。

精准教育

除了精准治疗,脑科学领域还在探索精准教育。不久前,戴西蒙和中国北京师范大学认知神经科学与学习国家重点实验室完成了一项弹钢琴提高儿童辨音能力的研究,发表于美国《国家科学院学报》上。

实验在北京招募了74名说汉语的4岁至5岁儿童,将他们分为三组,第一组每周接受三次各为45分钟的钢琴训练,第二组接受同等时间和频次的阅读训练,第三组不进行干预。6个月后,研究者对儿童辨别元音、辅音和声调的能力进行测试。

脑电图监测结果显示,钢琴组儿童听到汉语中的不同声调时比其他组儿童的反应更为强烈。

戴西蒙相信,随着脑科学研究的深入,这样的个性化教育将成大势所趋。“每个孩子都各不相同,我不是说每个孩子都会有自己的私教,但是将来肯定会有更多的选择。”他说道。

“精准教育能让更多的孩子获得成功。在现行的教育体制下,太多的孩子没有得到成功的机会。”

未来的人工智能要更像人

麦戈文脑科学研究所也在试图用人工智能模型来帮助脑科学研究。“脑科学太复杂了,很难用简单的物理模型理解,必须利用数学框架去细分各个组分之间的互动。”

科学家们建立上百万个计算机模型,找出其中与大脑运行逻辑最相似的那个。经过一些功能的可靠性验证后,这个计算机模型就能用来预测大脑其他功能的工作逻辑。

那么,人工智能模型是否一定要像人脑一样工作,像儿童一样学习?戴西蒙坦言,mit内部也正就这个问题争执不下。他个人认为,在人脸识别等领域,现在不采用人脑逻辑的人工智能系统也已经运行得很好。“不过,脑科学对未来的人工智能很重要。比如在自然语言处理方面,人工智能需要变得更像人,在对话中给我们人类的感觉。”

戴西蒙连续担任5期《最强大脑》的国际评审

连续担任5期《最强大脑》的国际评审,戴西蒙堪称中国的老熟人。mit校长rafael reif在峰会上致开幕辞时就拿他调侃:“在某种程度上,其实我对mit现在才举办首届中国峰会有些惊讶。毫无疑问,mit与中国之间的往来让我们触及到了最多的中国民众。”

“罗伯特·戴西蒙在中国大名鼎鼎。当他回到mit漫步于校园中时,经常有中国游客认出他。因此,我很高兴告诉大家,稍后戴西蒙教授将与来自中国和mit的其他几位“神奇大脑”一道走上讲台!”

这些“神奇大脑”包括电力工程教授陈刚、学术发展名誉校长eric grimson;媒体实验室主任joi ito;诺贝尔奖得主、金融学特聘教授robert c. merton;人文、艺术与社会科学学院院长melissa nobles;感知城市实验室主任carlo ratti;计算机科学与人工智能实验室主任daniela rus等16名教职员工,以及中国科院院院长白春礼、中科大常务副校长潘建伟、香港中文大学教授兼商汤科技创始人汤晓鸥、科大讯飞有限公司董事长兼首席执行官刘庆峰、百度总裁张亚勤等。

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