復(fù)活大腦，真的可能么？

【編者按】

4月18日，Nature雜志封面重磅發(fā)布耶魯大學(xué)的最新研究：豬大腦在死亡4小時后成功復(fù)活，并維持了至少6小時。過去，我們一致認為，腦死亡即宣告了生命的死亡，但BrainEx（大腦血流灌注系統(tǒng)）系統(tǒng)的出現(xiàn)，模糊了生與死的界限。而在此之前，科學(xué)家們已經(jīng)在討論大腦的信息留存是否可能，甚至冷凍大腦了——當(dāng)然這在科幻片中早已實現(xiàn)。那么，未來復(fù)活大腦，將你的意識留存下來，真的可能嗎？美國著名腦科學(xué)家、《西部世界》科學(xué)顧問大衛(wèi)·伊格曼的新書《大腦的故事》，以一個個故事展現(xiàn)了腦科學(xué)領(lǐng)域的前沿成果。

大衛(wèi)·伊格曼

冷凍大腦，保存大腦中的信息，可能么？

我們已經(jīng)開始擴展人的軀體，但不管這對人的提升有多大，始終有一個障礙難以回避：我們的大腦和身體是靠實體構(gòu)建起來的，必然會惡化，會消亡?？傆幸惶?，你的所有神經(jīng)活動會停止，接著，你華麗的意識體驗也將走向終結(jié)。不管你認識誰、在做什么，全都沒了意義——這是我們所有人的命運。事實上，這是所有生命的命運，可因為只有人類具有如此不同尋常的前瞻能力，知道自己會死讓我們倍感痛苦。

不是所有人都甘愿受苦，有人選擇對抗死亡的恐懼。各地都有些研究團體對此感興趣，希望更好地理解人類的生物構(gòu)造及運作，解決死亡問題。如果有一天，我們不用死了，那會是一番什么樣的景象呢？

我的老友兼導(dǎo)師弗朗西斯·克里克（Francis Crick）火化時，我想了很久：他所有的神經(jīng)物質(zhì)都在火焰中灰飛煙滅，這是多么可惜啊。那顆大腦里包含了20世紀生物學(xué)界頂級人物畢生的知識和智慧啊。他一輩子的檔案，包括他的記憶、洞見力、幽默感，全都存儲在大腦這一實體結(jié)構(gòu)當(dāng)中，僅僅因為他的心臟停止了跳動，大家就一并把大腦這一硬盤驅(qū)動器也給扔掉了。這令我陷入了沉思：他大腦里的信息，能不能保存下來呢？如果保存好了大腦，一個人的思想、意識和人格能否還原復(fù)生呢？

過去50年，阿爾科生命延續(xù)基金會（Alcor Life Extension Foundation）一直在開發(fā)能讓今天在世的人們以后享受第二次生命周期的技術(shù)。目前，該組織深度冷凍保存了129人，停止他們身體的生物腐爛過程。

以下是冷凍保存的工作原理：有意者先把自己簽好的人壽保險單移交給該基金會，這樣，等此人被合法宣布死亡之時，阿爾科基金會就出動了，他們派出小組去當(dāng)?shù)靥幚硎w。

小組立刻將尸體轉(zhuǎn)入冰浴。在所謂的“冷凍保護灌注”過程中，隨著尸體冷卻，他們使用16種不同的化學(xué)物質(zhì)來保護細胞。接著，將尸體盡快運送到阿爾科手術(shù)室，完成最后的處理。電腦控制風(fēng)扇，吹入極低溫的氮氣，冷卻尸體。目標(biāo)是把尸體的所有部分都盡量快地冷卻到零下124攝氏度以下，盡量避免結(jié)冰。這個過程大約需要3小時，最后，尸體內(nèi)部“玻璃化”，也即達到了穩(wěn)定的無冰狀態(tài)。在接下來的兩個星期里，尸體進一步冷卻到零下196攝氏度。

不是所有客戶都選擇全身冷凍。只保存頭部比較便宜。這需要在外科手術(shù)臺上把頭部和身體分離開來，把血液和體液都洗掉，然后，代替以能將細胞組織固定在原位的液體，和保留全身的客戶一樣。

在處理的最后環(huán)節(jié)，客戶被放入名叫“杜瓦瓶”的巨型不銹鋼容器里的超冷液體當(dāng)中。他們會在這里待很長一段時間；今天，這個星球上還沒有任何人知道怎樣成功解凍、喚醒這些凍結(jié)的居民。但這并不是問題的關(guān)鍵。人們希望，總有一天會出現(xiàn)能精細地解凍、喚醒這群人的技術(shù)?？梢韵胍姡b遠的未來文明會運用技術(shù)治愈肆虐在這些身體上的疾病，讓他們重新活過來。

每一尊杜瓦瓶里都貯藏著4具尸體，以及至多5顆頭顱，其貯藏溫度均為零下196攝氏度

阿爾科的會員們理解，喚醒他們的技術(shù)有可能永遠也不會出現(xiàn)。每個蝸居在阿爾科杜瓦瓶里的人，都經(jīng)歷了信仰上的飛躍，他們希望有一天科技真能將自己解凍、喚醒，賦予他們第二次生活的機會?？蛇@筆投資也是一場賭博，賭的是未來能否開發(fā)出必需的技術(shù)。我采訪了該群體的一員，他正等著時機成熟時進入杜瓦瓶，他承認這一設(shè)想本身就是在打賭。不過，他指出，至少它給了自己戰(zhàn)勝死亡的可能，總比我們其他人完全沒機會的好。

運營該機構(gòu)的馬克斯·莫爾（Max More）博士并不使用“不朽”這個說法。相反，他表示，阿爾科是給人第二次生命的機會，有望活上數(shù)千年，甚至更久。但在那時到來之前，阿爾科就是他們最后的安息之地了。

用計算機模擬人類意識，有沒有意義

不是所有渴望延長生命的人都喜歡冷凍保存。有些人順著另一條思路在想：有沒有其他方式可以提取存儲在大腦里的信息呢？不必讓死者復(fù)生，而是想辦法把數(shù)據(jù)直接讀取出來。畢竟，大腦繁雜的亞微觀結(jié)構(gòu)包含著你所有的知識和記憶，難道它就不能被破譯嗎？

讓我們來看看怎樣才能實現(xiàn)這一點。比較重要的是，我們需要非常強大的計算機來存儲一顆大腦的詳盡數(shù)據(jù)。幸運的是，當(dāng)今計算機運算能力的指數(shù)級增長，暗示這大有可能。此前20年，計算機運算能力增長了1000多倍。計算機芯片的處理能力每18個月翻一倍，而且這一趨勢仍在繼續(xù)。當(dāng)今時代的技術(shù)，允許我們存儲龐大得超乎想象的數(shù)據(jù)，運行海量的模擬。

鑒于我們的計算機有如此強大的運算潛力，也許總有一天，我們能夠把人類大腦掃描復(fù)制到計算機的基體上去。這種可能性在理論上沒有任何障礙。不過，我們要從現(xiàn)實的角度去理解相關(guān)的挑戰(zhàn)。

20年前，這臺超級計算機的運算力，相當(dāng)于地球上的所有計算機的總和。20年后，它會變得相當(dāng)一般，類似你能把它卷起來穿戴到身上的那種小型設(shè)備

一顆正常的大腦有大約60～80億個神經(jīng)元，每個神經(jīng)元要建立近一萬條連接。它們的連接方式非常特殊，人人不同。你的經(jīng)歷、你的記憶，所有讓你之所以成為你的東西，通過神經(jīng)細胞之間數(shù)千萬億條連接的獨特模式表現(xiàn)出來。這一模式，龐大得超過了我們的理解，可概括地稱為你的“連接體”。普林斯頓大學(xué)的承現(xiàn)峻（Sebastian Seung）博士正帶領(lǐng)團隊想要繪制這一連接體。

面對如此精細又復(fù)雜的系統(tǒng)，繪制出它的連接網(wǎng)絡(luò)是極其困難的。承博士使用的是串行電子顯微鏡。他先用極為精準(zhǔn)的刀片，將大腦組織切成一系列非常薄的切片（目前用的是老鼠的大腦，而非人類大腦）。每一切片又細分成更小的區(qū)域，再用極為強大的電子顯微鏡進行掃描。每次掃描的結(jié)果，就是所謂的“電子顯微鏡照片”，它代表的是放大10萬倍的大腦局部。只有達到這么高的解析度，才有可能辨認出大腦的精細特征。

等這些切片都存入計算機，更艱難的工作就開始了。每次在一個非常薄的切片上，描繪出其中細胞的邊界。這一描繪工作，傳統(tǒng)上由人工完成，但眼下越來越多地交給計算機算法。接著，把描繪好的圖像一個個地疊加起來，嘗試把橫跨多個切片的單個細胞恢復(fù)成三維尺度中的完整模樣。通過這種辛苦的方式，模型建立起來，揭示出哪個細胞跟哪個細胞相連。

如此錯綜復(fù)雜、交錯紐結(jié)的連接，來自邊長為幾十億分之一米、大約一個針尖那么大的腦組織。不難看出，重建人類大腦所有連接的全貌這一任務(wù)為什么會如此艱巨，什么時候完成也沒有切實的指望。涉及的數(shù)據(jù)量異常龐大：光是存儲一顆人類大腦的高分辨率結(jié)構(gòu)，就需要澤字節(jié)（zettabyte，1ZB=1000000000TB）的容量，其大小相當(dāng)于此刻地球上的所有數(shù)字內(nèi)容。

來自小鼠的這么一小塊大腦組織，包含著大約300條連接，也就是突觸。這一塊的體積，代表小鼠完整大腦的20億分之一，約為人類大腦的5萬億分之一

讓我們放眼遙遠的未來，想象有一天你的連接體被掃描了出來。這些信息就足夠代表你了嗎？這張你所有大腦回路的快照，真的能夠擁有意識，尤其是你的意識嗎？恐怕不能。說到底，向我們表明哪些細胞連接在一起的回路圖，只是大腦運作魔法的一半而已。另一半是這些連接上發(fā)生的電化學(xué)活動。思想、感覺和意識的煉金術(shù)，來自大腦細胞每秒鐘所進行的千萬億次互動：化學(xué)物質(zhì)的釋放，蛋白質(zhì)形體的變化，電活動順著神經(jīng)元的軸突一波波地傳導(dǎo)。

想想連接體有多龐大，再乘以每一條連接每一秒所進行的無數(shù)活動，你大概能明白問題是何等復(fù)雜了。有一點很遺憾：人類大腦是無法理解這么龐大復(fù)雜的系統(tǒng)的。但也有一點很幸運：我們的計算機運算力正朝著正確的方向發(fā)展前進，直至最終能開啟一重可能的大門——對系統(tǒng)進行模擬。而接下來的挑戰(zhàn)不光是讀取數(shù)據(jù)，還要讓模擬系統(tǒng)運行起來。

瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院的一支研究團隊，就正在著手進行這樣的模擬。他們的目標(biāo)是，到2023年拿出一套能夠模擬運行整個人腦的軟硬件基礎(chǔ)設(shè)備。該項目名為人類腦計劃（Human Brain Project），是一項雄心勃勃的研究任務(wù)，從世界各地的神經(jīng)科學(xué)實驗室收集數(shù)據(jù)，這就包括個別細胞的數(shù)據(jù)（細胞的內(nèi)容及結(jié)構(gòu)），到連接體的數(shù)據(jù)，再到神經(jīng)元群組大規(guī)模活動模式的信息。慢慢地，各種實驗所得出的每一項新發(fā)現(xiàn)，都為這一巨幅的拼圖拼上了微小的一塊。人類腦計劃的目標(biāo)是以真實的神經(jīng)元結(jié)構(gòu)和行為方式來實現(xiàn)大腦模擬。盡管這一目標(biāo)雄心勃勃，歐盟也提供了超過10億美元的資金，但模擬人類大腦至今還遙不可及。眼下的目標(biāo)只是建立大鼠的腦模擬。

人類腦計劃：瑞士的一支大型研究團隊正在匯總來自世界各地的實驗室數(shù)據(jù)，以求模擬整個大腦

映射并模擬完整的人類大腦，這段漫長的征途，我們才剛剛開始走，但從理論上看，并沒有達不到終點的理由。不過這里有一個關(guān)鍵的問題：大腦的模擬會有意識嗎？如果正確地捕獲細節(jié)并進行模擬，我們能夠得到一種有感知的生命嗎？它能思考嗎？它擁有自我意識嗎？

《大腦的故事》，【美】大衛(wèi)·伊格曼/著 閭佳/譯，浙江教育出版社·湛廬文化 2019年4月版。