脑科学|用光操控大脑,如何让小鼠像士兵一样服从命令?

我们的人脑不仅计算得快 , 还有一个非常重要的特点 , 就是它的能耗很低 。 既然大脑消耗的能量这么低 , 计算能力又这么强大 , 它是怎么做到的呢?我国的脑科学的研究现状是什么?未来的发展方向又将有什么突破呢?
出品:格致论道讲坛
以下内容为北京脑科学与类脑研究中心联合主任、北京生命科学研究所资深研究员、清华大学教授罗敏敏演讲实录:
大家好 , 我是罗敏敏 , 今天给大家分享的主题是《脑:文明的科学基础》 , 将会介绍脑科学的研究现状以及未来的发展方向 。
脑:一切皆有可能
下图上方是我的眼睛 , 从参数上来看 , 它好像不太好 。 我眼睛的视网膜里 , 和大部分人一样 , 大概有100多万个神经节细胞 , 也就是100多万个像素 。 而像图片下方的手机摄像头 , 动不动就有几千万个像素 。

脑科学|用光操控大脑,如何让小鼠像士兵一样服从命令?
虽然我的眼睛只有100多万个像素 , 但是通过连接我的大脑 , 却可以提供非常丰富的信息 。 比如我可以迅速地分辨观众里面哪些同学是男的、哪些同学是女的、哪些在微笑、哪些在说加油 。 而你的手机大概不能给你提供这么多信息 。
眼睛不仅可以提供很多很基础但手机提供不了的信息 , 还可以提供一些在现实世界里看起来不可能存在的信息 。 比如下图动画中的三维旋转在现实世界里就不存在 , 而把不存在的东西变为可能 , 就是我们的大脑要做的事情 。

脑科学|用光操控大脑,如何让小鼠像士兵一样服从命令?
我们的人脑不仅计算得快 , 还有一个非常重要的特点 , 就是它的能耗很低 。 我们人一天大概要用2-3度电 , 而人脑的功耗就只相当于一个冰箱的灯泡 , 大约15瓦 。
这个功耗15瓦的脑袋可以做各种各样的行为 , 既包括睡眠、进食、性、攻击、体温调节等基本行为 , 还包括学习、记忆、运动、知觉、语言、意识、社会行为等非常多的高级行为 。
举个例子作为对比 , 天河二号超级计算机 , 它的能耗有2400万瓦 , 是人脑的160万倍 。
那么 , 既然大脑消耗的能量这么低 , 计算能力又这么强大 , 它是怎么做到的呢?
事实上 , 主要的科学期刊包括Science和Nature , 选出的最重要的未解之谜和最重要的一些问题都是有关脑科学的 。 比如人的意识是怎么回事?睡眠是怎么回事?学习和记忆是怎么回事?

脑科学|用光操控大脑,如何让小鼠像士兵一样服从命令?
脑科学中有许多重要的未解之谜
我们对人脑的了解还是非常肤浅的 , 有许多最基本的行为、或者最复杂的行为我们都还不懂 , 以及很多的精神疾病我们都解决不了 。 所以年轻一代的学生和科学家们就有非常多的机会来做出重要的发现 。

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