院士段树民:我觉得未来人工智能总是要被人控制的

2018-11-23 07:21:36 来源: 科学大师
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网易科技重磅推出全新系列栏目《科学大师》,汇聚顶级科学家,畅谈科学愿景,分享科学智慧。本期上线《科学大师》第05期,专访神经生物学家,中科院院士段树民。

中科院院士段树民:抑郁症和失眠有互为因果关系

作者|章剑锋

策划|杨霞清 郭浩

他是谁

神经生物学家、中国科学院院士、中国神经科学学会理事长、浙江大学医药学部主任

他的观点

1、精神疾病也是一种实实在在的脑疾病,和其他器官(如肝脏,肺、肾脏等)出现问题所导致的疾病一样,应该去看医生,是可以干预治疗的。

2、几乎所有的抑郁症的病人,都会有睡眠障碍,而睡眠有问题的人也容易患焦虑和抑郁症。

3、很多研发的药物在动物身上的实验效果都很好,可是最后用到人身上就失败了。主要原因就是动物脑与人脑还是有很大差别的。

4、目前来看,人工智能虽然发展很快,但是它要达到我们人脑的水平,还有很远的路要走。

5、我相信将来,人工智能应该是对人脑起一个补充,或者是强化的作用,而不会跟人类作对,因为它总归还要人来控制。

精彩集锦

第一次见到段树民院士,是七年前在北京大学生命科学学院一个颁奖礼上。当时,著名生物科学家饶毅和著名神经科学家鲁白作为联合主办方表彰一批有杰出贡献的中国科学家,段树民也在其中。

那次活动的一大亮点,是奖励在当时还不怎么闻名的屠呦呦女士。饶毅对她及其团队早年的青蒿素研究推崇备至,认为她有资格摘取诺贝尔奖——过了几年,屠呦呦真的就得到了诺奖。

嘉宾席上的段树民院士,那时候一头乌发,看起来年富力强,他因对胶质细胞在突触水平调节神经元活动的研究而得奖。

胶质细胞在人的大脑细胞中占比高达90%,科学家研究称,生物进化程度越高,胶质细胞在脑内的比例就越高,智力也会越高。有资料说,爱因斯坦死后,人们发现他的大脑左顶叶部分胶质细胞比例大于常人。

通过研究,段树民在国际上首次阐明了大脑胶质细胞对与学习和记忆有关的突触可塑性的形成至关重要。

这之后,段树民和国内同行一起呼吁中国应该尽快推出脑研究计划战略。

阿尔茨海默症、帕金森症、精神分裂症、抑郁症、自闭症、中风等一系列困扰人类的疾病,都与人脑有关,什么原因和机制导致这些疾病发生?大脑的深层工作机制究竟是什么样的?对于这些未知问题的探索,是当今脑科学研究的热点。

有人说,要想赢得未来,首先必须搞懂自己的大脑。在国际上,脑科学研究越来越成为一种国家间的竞争,美国和欧盟同时于2013年启动了人脑工程。

作为科学家个体,段树民的动作很快,美、欧宣布启动脑计划的同年,他所在的浙江大学医学部就启动了“中国人脑库”,开了国内科研机构自主建立脑库的先河。

通过接受社会人去世后的大脑捐赠,他们的脑库可以面向科学家提供大脑标本用作研究。

利用人脑库标本研究,浙江大学本校就有学者连发两篇论文,揭示引起抑郁症核心机制的谜团。

第二次见到段树民院士,是在今年10下旬的世界生命科学大会上,他原来的一头乌发已经变白。比之于上次的匆匆而过,这一次我们进行了相对充分的交流。

在下面这些对话内容中,段树民的讲解,展示了科学研究别开生面的一些细节,其中有些现实事例听起来甚至不无科幻色彩。

以下是采访实录,网易科技整理:

在将来,睡眠可以被调控

网易科技:段教授,您这次来北京,有什么特别需要与大家分享的研究信息么?

段树民:我们在这次大会期间举办了一个有关睡眠前沿研究的国际研讨会。

网易科技:大家可能都有过失眠的经历,如何看待这个问题的严重性?

段树民:我们人类有三分之一的时间是花在睡眠上的。如果睡不好,会发生很多问题,导致很多病,比如抑郁症、焦虑症,现在发病都很高。我们每个人都可能会有睡眠不好的经历,但失眠如果持续三周以上即可被认为慢性睡眠障碍。在我国,慢性睡眠障碍发病率达20%左右,而几个大城市的发病率则超过了50%。

网易科技:从科学家的角度来讲,睡眠障碍能得到控制吗?

段树民:现在对睡眠障碍的主要干预手段是药物,有比较可靠的效果,但也存在一些问题,例如长期服用会有一些副作用,会产生耐药,对一些严重的失眠可能没有效果。

在动物研究中,应用一些新的技术手段,比如光遗传学技术等,对脑内控制睡眠的区域或网络,或者叫环路已经解析的比较清楚了,并可以通过调控脑的睡眠环路(很小的脑区)而很好的控制动物的睡眠。由于这些方法需要在脑内植入光纤和电极,目前还不能应用到人。

科学家们在寻找一些无创的办法,希望将来能够无创地精准调控人脑的睡眠环路,从而有效控制睡眠,避免药物的副作用。

网易科技:您刚才讲到的抑郁症,跟失眠有什么样的关系?

段树民:关系非常密切,几乎所有的抑郁症的病人,都会有睡眠障碍,而睡眠有问题的人也容易患焦虑和抑郁症。这两者之间有互为因果的关系,至于哪个是因、哪个是果,现在不是很清楚。

我们的研究发现,脑内控制睡眠和情绪的环路既有交叉,也有一定的差异。将来也许我们可以找到一些脑区,只控制睡眠,而不影响情绪。比如我们有些工作需要连续工作,没法睡觉,但是你不睡觉就会产生一些情绪化的问题。我们如果能够找到一些脑区,通过调控既可以不睡觉,又避免了对情绪环路的影响,那就可以没有副作用地连续工作。

网易科技:我们一般人可能想象不到,睡眠也属于脑科学吗?

段树民:睡眠就是脑科学的范畴,就是大脑发起和控制的。不光是睡眠,实际上脑子控制的东西太多了,比如我们现在肥胖及糖尿病发病率很高,很多人吃东西一吃就停不住,其实也是脑子控制的。有些人摄食中枢比较容易兴奋,容易产生饥饿感,他就要不断地吃,所以就引起肥胖,从而带来肥胖及其他健康问题。

抑郁症是可以得到控制的

网易科技:精神性疾病也可以归因到大脑这个原点吧?

段树民:对,脑的疾病有两大类,一类是神经性疾病,如中风、帕金森病等,脑内能够找到明显的病灶,一类就是精神疾病,如抑郁症、精神分裂症等,脑内可能找不到明显的病灶,可能是脑内一些神经环路的连接等出现了问题。这两类疾病都是脑的疾病。

网易科技:世界卫生组织的数据说在我们国家的人口比例当中,像抑郁症、精神失常等精神性疾病占比很高,达到7%?

段树民:可能不止。现在神经系统的疾病对我们健康造成的危害,或者是医疗负担是各类疾病中最重的,可能占百分之十几,超过心血管疾病和肿瘤,主要是因为现在生活节奏加快了,大家的工作压力增大了,精神压力也大,刚才说的睡眠障碍及抑郁症、焦虑症等发病率上升得很快,对我们身心健康的直接和间接危害日益增加。

网易科技:你刚才讲的精神疾病对我们身心健康的危害非常大,是指这类疾病不能治疗吗?

段树民:不是不能治疗,而是人们对这类疾病有认识上的偏差。如果病人是患神经疾病,比如他中风了,或者帕金森病,他很容易到医院去治疗。但是,如果病人是精神心理方面的疾病,如抑郁症等,可能在认识方面就有不足,有些人就不好意思去医院,担心受到歧视。我觉得这也是我们科普工作没做好。我们应该让大家意识到,精神疾病也是一种实实在在的脑的疾病,和其他器官(如肝脏,肺、肾脏等)出现问题所导致的疾病一样,应该去看医生,是可以干预治疗的。

神经科学可以让你避免“被精神病”

网易科技:在这样一些脑疾病的诊断和治疗上,神经生物科学研究能提供什么帮助?

段树民:精神类疾病,比如说抑郁症、精神分裂症,还有我们现在很多自闭症发病率越来越高。这些疾病,其实在脑子里是找不到明显病灶的。过去认为这样的病人脑内没有实体性病变。现在的理解是,这类疾病一定是有物质基础的。这些物质基础可能就是神经网络之间的连接、或者网络功能运行出了问题。

神经生物学对于神经网络的解析,可以帮助我们进一步找到精神类疾病发生的“客观证据”。将来有可能我们诊断精神疾病,就有比较客观的物理指标,而不是仅仅通过问卷进行心理分析和测试,或许“被精神病”这种问题就不会发生了,因为我们有客观的指标摆在那里。

网易科技:这种解析方法临床上现在有应用了吗?

段树民:现在开始有一些方法了,比如说我们做功能核磁共振,就可以看到人脑的功能连接情况,确实是能看到一些精神疾病患者脑功能的连接跟正常人是不一样的,但还没有真正把它作为一项非常准确和客观的诊断指标。

很多重要实验,动物脑标本无法代替人脑标本

网易科技:您多年前在浙大成立的人脑库,目前是一个什么样的进展?有消息说入库将近一百个脑标本,现在有增加吗?

段树民:有增加,我们最近一两年间应该说得到脑标本的数量上升快很多,现在可能有一百五六十例了。脑标本的收集不是最难的,但是你要收集到高质量的不容易。一般要求在去世以后十二个小时之内就入库,避免脑组织的坏死损伤,才能达到科研的要求。另外就是捐献者原来的病史资料等要齐全,比如得的是什么疾病,有过什么样的治疗等。

当然最主要的,就是我们还是宣传不够,大家自愿在去世后捐献大脑的比例还比较低。这方面,欧美国家做的比较好,如有些国家,在考驾照的时候,就会有遗体捐献协议,选择愿意或不愿意去世后遗体捐献,包括脑的捐献。

网易科技:也就是说,目前我们脑库当中这个标本来源,主要还是以主动捐献为主?

段树民:那必须的,他必须是要主动的,或者他去世了以后,家属愿意,要直系家属同意。

网易科技:这些标本在我们脑库里面会得到什么样的应用、使用?

段树民:我们首先是把它保存起来,把他的病史整理好、区分好,对标本进行技术处理。有些是冷冻保存的,有些是把它染色,做进一步的诊断。然后相关科学家如果有需求的话,就会向我们申请,我们经过评估,觉得他这个研究是比较有意义的,确实是需要用到人脑的,我们会向他提供标本。因为人脑资源目前来讲还是非常宝贵的,不是所有人想要用就能给的。我们还得要好好利用它,需要一套严格规范的管理机制。

网易科技:这些人脑标本能为科研解决什么问题呢,有科研上的发现吗?

段树民:现在还不好说我们的脑库用于科研的标本有多少科研发现。但是从国际上来说,有很多很重要的发现,比如同性恋,大家可能想不到,它也是大脑里的研究。荷兰就是利用他们国家的脑库做科研,发现同性恋的人,他们的脑子都有一些特别的结构。

这种重大发现,只能是用人脑才能得出研究结果,而用动物脑就不太可能。现实中,我们很多研究通常都是要以动物为研究标本,你研究肝脏、肾脏,可能用动物的标本问题不是太大,但是研究脑子的话,尤其是涉及很多高级的功能和复杂的功能,人脑就有特殊性。

其实目前来说,有效干预脑疾病的药物还是很少的,如老年痴呆、帕金森病等都还缺少有效的药物。很多研发的药物在动物身上的实验效果都很好,可是最后用到人身上就失败了。主要原因就是动物脑与人脑还是有很大差别的。

网易科技:你在浙大成立人脑库,有足够的经费支持吗?

段树民:其实目前我们还都是靠自己,主要是学校给的一些经费支持。国家有关部门开始重视了,正在酝酿支持建立几个中心。

用意念操控机器

网易科技:我们的脑科学研究和目前比较热的人工智能发展会是什么样的关系?

段树民:人工智能最显著的一个例子就是AlphaGo(阿尔法狗)战胜围棋高手,大家如果注意的话就能知道,AlphaGo的发明人有一段神经科学训练的经历,取得过神经科的博士学位。因此他在人工智能方面,能够很好的应用深度学习,自我学习、神经网络这类脑科学的研究成果。

目前来看,人工智能虽然发展很快,但是它要达到我们人脑的水平,还有很远的路要走。比如我们人脑可以应对各种问题,而人工智能往往只具有单一的功能,如下棋的人工智能,不能去开车。

另外人脑也是非常高效的,我们大脑的各种智能活动,其实耗能是非常少的,大概十几瓦的电量就够了,而人工智能所应用的计算机耗电非常巨大。人工智能将来的发展,还需要从人脑上得到启示。 因此,脑科学研究不仅对我们人脑的理解,对人脑疾病的防治重要,它对人工智能等交叉科学的发展也很重要。当然,另外一方面,人工智能的发展,也将会推动脑科学的发展。

网易科技:将来人工智能会超过人类大脑甚至会威胁人类吗?

段树民:是有这种担忧,很多人认为人工智能将来一定会超过人脑,甚至会威胁人类。这方面的担忧不是完全没道理,但是我想人类一定是有办法控制它的,不会让它处于失控的状态。我相信将来,人工智能应该是对人脑起一个补充,或者是强化的作用,而不会跟人类作对。因为它总归还要人来控制。

网易科技:在您的研究当中,具体有这方面的项目吗?

段树民:有一些人脑和人工智能的合作。浙江大学的人工智能和脑-机融合的研究还是很有特色的。包括一些脑机接口,其实就是用人脑来控制外面的机器,比如说可以用意念操控机械手,控制一些飞行器。在将来我们提出双脑的概念其实就是这样,就是人脑和机器脑能够相互的融合,相互的支撑。

网易科技:用意念控制飞行器,它靠什么样的机制来建立这种联系?

段树民:机制就是一方面你要知道人脑怎么工作的,要解码人脑的活动,比如在某一个脑功能发生的时候记录脑电信号,我要知道这个信号是怎么回事,将这些信号解码以后,告诉机器,然后就可以控制这个机器的活动。听起来很神奇,其实这个都是完全可以靠科学而逐渐实现的事情。

大师介绍:

段树民, 神经生物学家,浙江大学医药学部主任、教授。

1991年在日本九洲大学获博士学位。在神经信号传递、神经元-胶质细胞相互作用、脑功能的神经环路解析等研究领域做出了系统的创新工作,形成了自己的研究特色。

2007年增选为中国科学院院士。

2008年获何梁何利科学与技术进步奖。

2010年获国家自然科学二等奖。

中国神经科学学会理事长,国际脑研究组织常务理事,全国政协委员,中国神经科学学会会刊《Neurosci Bull》主编,先后担任《Glia》等多个重要国际杂志编委。国家自然科学基金生命科学部专家咨询委员会委员。

郭浩 本文来源:科学大师 责任编辑:郭浩_NT5629
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