分解大脑的逆向工程

到本世纪中期，在人工智能的历史上我们将能够完成下一个里程碑：分解人类大脑的逆向工程。科学家为不能生产由硅和钢制作的机器人而感到灰心，他们又尝试相反的方法：一个神经元一个神经元地分解大脑，就像一个机械师一个螺丝一个螺丝地取下一个马达，然后在巨型计算机上模拟这些神经元。这些科学家还系统地试图模拟动物神经细胞的活动，从老鼠、猫开始，沿着动物进化的阶梯一级一级向上。这个目标非常明确，到本世纪中叶有可能实现。

麻省理工学院的弗雷德·哈普古德（Fred Hapgood）写道：“如果发现了大脑怎样工作，它是怎样‘精确地’工作的，就像我们知道马达怎样工作的那样，那么几乎图书馆中的每一本教科书都要重写。”

分解大脑逆向工程的第一步是理解大脑的基本结构。就是这一步也是一个漫长的痛苦的过程。历史上，大脑的各个部分是在尸体解剖中鉴别的，不知道它们的功能。随后情况渐渐改变，科学家分析有脑损伤的人，注意大脑某部分的损伤与行为的相应改变。中风患者、有脑损伤和脑疾病的人呈现特定的行为变化，然后将行为变化与大脑的受伤部位相匹配。

最壮观的一个例子是在1848年，在美国佛蒙特州（Vermont），一根3英尺8英寸（1.118米）长的金属杆穿透了铁路工头菲尼亚斯·盖奇（Phineas Gage）的头颅。这个历史性的事故是在火药意外爆炸时发生的。这根金属杆从脸的侧面穿入，粉碎了他的下颚，进入大脑，从头的顶部穿出。像奇迹一样不可思议，他居然从这个可怕的事故中活过来了，尽管毁坏了他的一个或两个前脑叶。治疗他的医生开始时不相信任何人经过这样的事故还能幸存下来，并且仍然活着。他处于半知觉状态几周时间，但后来奇迹般地恢复了。他居然又活了12年多，做些零工和去旅游，死于1860年。医生仔细保留了他的头骨和金属杆，从那以后进行了大量的研究。现代技术CT扫描还用来重建这个不同寻常的事故的细节。

这个事件永远改变了“心身”（mind-body）问题这一当前流行的观点。以前，人们相信，甚至在科学家的圈子内，灵魂和身体是分开的实体。有人心照不宣地写到激活人体的“生命力”是独立于大脑的。但是广泛流行的报告说明盖奇的个性在事故后产生了显著的变化，从一个健康的外向的人变成爱骂人的和敌视的人。这些报告的影响增强了这样一种想法，大脑的特定部分控制不同的行为，因此身体和灵魂是不可分的。

在20世纪30年代又有了一个新的突破，像怀尔德·潘菲尔德（Wilder Penfield）那样的神经学家注意到，在为癫痫病人做大脑手术时，当他碰到大脑的某些连接点，病人的身体部位有刺激反应。接触大脑皮层的这一部分或那一部分可以引起手或腿动。用这种方法，他构造一个大脑皮层的哪一部分控制什么器官粗略的轮廓。结果，他可以重新绘制一个人的大脑图，一个相当奇怪的人体映射到大脑表面的图，看上去像一个有巨大的指尖、嘴唇和舌头，但身体很小的奇怪的小人。

更近一些时候，磁共振成像扫描给出了揭示思维大脑的图片，但不能追踪思想的特定的神经路径，也许仅涉及几千个神经元。但是近年来，一个叫做光遗传学（Optogenetics）的新领域把光和遗传学结合起来拆开动物的特定的神经通路。类似地，这可以和试图创造一个路线图相比。磁共振成像扫描的结果类似于确定大的州际高速公路和高速公路上大的交通流动。但是，光遗传学也许能够实际上确定单个的道路和路径。在原则上，它甚至有可能通过刺激这些特定的路径控制动物的行为。

这又一次产生了很多令人感动的媒体故事。“德拉吉报告”（Drudge Report）的耸人听闻的大字标题惊呼：“科学家创造了遥控苍蝇。”这个媒体诉求遥控苍蝇的眼力去执行五角大楼的卑鄙的工作。在“今夜秀”（Tonight Show）节目中，杰·雷诺（Jay Leno）甚至说到一个遥控的苍蝇可以按照命令飞到乔治·布什的口中。尽管喜剧演员有了一个领地，大白天想象五角大楼按一下按钮控制一窝昆虫的奇异的场景，但现实却相差很远。

果蝇大脑中大约有15万个神经元。光遗传学使科学家能够激发果蝇大脑中与某一行为相应的神经元。例如，当果蝇的两个特定的神经元激活后，它就向果蝇发出逃跑的信号。然后，这个果蝇就会自动伸开腿，张开翅膀起飞。科学家能够从遗传上繁殖一群果蝇，每一次一个激光束打开时，它们的逃跑神经元就被激活。如果你将一束激光照在果蝇上，它们立刻起飞。

确定大脑结构的意义是十分重要的。我们不仅能够慢慢梳理开与一定行为相应的神经路径，还能利用这些信息帮助中风患者和其他受大脑疾病和事故折磨的病人。

牛津大学的盖罗·米森博克（Gero Miesenböck）和他的同事能够用这种方式鉴定动物的神经机制。他们不仅研究了果蝇大脑中反映逃跑的神经路径，也研究了反映气味的神经路径。他们研究了控制蛔虫寻找食物的神经路径。他们还研究了与老鼠做决定有关的神经路径。他们发现在果蝇中与激发行为有关的神经元少到只有两个，但是在老鼠做决定时激发的神经元大约有300个。

他们所用的基本工具是能够控制某些染色体产生的基因，还有能与光相互作用的分子。例如水母的一个基因能够产生绿色荧光蛋白质。此外，有很多分子，如视网膜色素能对光做出反应，当光照射在它们上面，可使离子通过细胞膜。用这种方式，照射在这些生物体上的光能够激发化学反应。有了这些染色体和光敏感化学物质，这些科学家能够首次拆开控制特定行为的神经回路。

因此，尽管喜剧演员喜欢开这些科学家的玩笑，说他们想创造可以用按钮控制的作法自毙的果蝇，但现实是，在历史上科学家首次追踪了大脑的控制特定行为的神经路径。