本文作者KENNETH D. MILLER是Kavli腦科學(xué)研究所的神經(jīng)科學(xué)家。這篇文章中，他從神經(jīng)科學(xué)家的角度探討了上傳大腦的困難，以及他對死亡的看法。
在生物進(jìn)化的路途中，某些原始人可能是第一個認(rèn)識到自己有一天終將死去的動物。而人類終其一生都在應(yīng)對終將一死的現(xiàn)實(shí)。許多人向宗教尋求來生的慰藉，而有些人則希望能夠逃離死亡，從龐塞德利昂對青春之泉的探尋，到現(xiàn)在時髦的人體冷凍技術(shù)。然而，這些不可避免被證明是不現(xiàn)實(shí)的。
最近，出現(xiàn)了一種吸引人的想法——把你死去的大腦冷凍保存起來，以便讓未來的文明把它再次復(fù)活。如果未來的科學(xué)家也不能讓你起死回生，那么就寄希望于他們能夠分析出大腦的結(jié)構(gòu)，并重建一個功能性的心智，放在經(jīng)過改造的活體組織中或機(jī)器人身體內(nèi)。這里的功能性是指能夠思考、感受、交流、看見、聽見、學(xué)習(xí)、記憶、行為等。你的意識會蘇醒，就像是睡了一覺醒來一樣。你仍然帶著自己的記憶、感覺和思維模式，然后繼續(xù)存活在這世上。
我是一個理論神經(jīng)科學(xué)家。我研究大腦神經(jīng)回路的模型。如果我們想按照大腦的細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)來重建功能性大腦，那么就不能缺少我所研究的這些模型。從理論上說，我認(rèn)為我剛才描述的那些事情在遙遠(yuǎn)的將來是可能變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)的（盡管這方面還有著很大的哲學(xué)爭論）。但是要想實(shí)現(xiàn)這些，未來的科學(xué)家需要了解大腦結(jié)構(gòu)復(fù)雜性的方方面面，這些細(xì)節(jié)遠(yuǎn)超過如今的死亡大腦保存技術(shù)能保存的內(nèi)容。
為了重建一個功能性的大腦，我們需要知道什么呢？我們先來了解一些定義。在大腦里通過電流來傳遞信息的細(xì)胞叫神經(jīng)元。它們的電信號構(gòu)建了你的視覺、聽覺、思考、行動等等。每個神經(jīng)元會伸出帶分支的軸突去跟其它神經(jīng)元交流。神經(jīng)元連接處叫做突觸。我們通常認(rèn)為記憶大都被存儲在神經(jīng)元之間的突觸連接模式中。反過來，記憶也會影響神經(jīng)元之間的電行為。
現(xiàn)在重建功能性大腦的大部分希望都寄托在神經(jīng)連接組學(xué)上——致力于為哺乳動物大腦中神經(jīng)突觸的連接情況構(gòu)建一個完整的線路圖。不幸的是，連接組學(xué)雖然是基礎(chǔ)研究的一個重要部分，但是想憑它來重建大腦還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，原因有二。
第一，我們還遠(yuǎn)達(dá)不到構(gòu)建連接體的程度。在目前最好的成果中，我們也才弄清楚了大腦組織里的一小片——1700個突觸——的連接情況，而人類大腦有超過萬億倍的突觸。雖然進(jìn)展很迅速，但是沒人能夠?qū)嶋H估算需要多久才能弄清大腦規(guī)模的連接體。（我大膽猜想：若干世紀(jì)吧。）
第二，就算連接體的結(jié)構(gòu)弄清楚了，那也僅僅是萬里長征的第一步。我們要重構(gòu)大腦，除了要弄清楚大腦結(jié)構(gòu)，同時還要弄清楚大腦里的電行為。如果神經(jīng)元A有個突觸連接神經(jīng)元B，我們要知道這個突觸的權(quán)重才能知道神經(jīng)元B會在多大程度上被神經(jīng)元A影響。連接體可能會給每個突觸連接一個平均權(quán)重，但實(shí)際的權(quán)重是隨時間而變化的。在短時間內(nèi)（從千分之一秒到數(shù)十秒之間），這個權(quán)重受神經(jīng)元A發(fā)送的信號影響，變化十分劇烈。在更長的時間尺度下（從分鐘到年），所有權(quán)重和短期變化模式會發(fā)生更永久的改變，作為學(xué)習(xí)的一部分。每個突觸變化的細(xì)節(jié)都不一樣。僅通過一個固定權(quán)重的模型就想描述這個復(fù)雜的信息傳遞過程，就像是用每兩個機(jī)場之間平均航班數(shù)去刻畫空中交通一樣，不太實(shí)際。
這復(fù)雜行為的背后，是復(fù)雜的結(jié)構(gòu)：每個突觸都是超級復(fù)雜的分子機(jī)器，是生物界中眾所周知最復(fù)雜的一個，每個突觸由超過1000種不同的蛋白構(gòu)成，不同種蛋白的數(shù)量也不同。為什么突觸需要這如此復(fù)雜？我們也許不知道突觸所做的所有事，但是，除了動態(tài)地改變它們信號的權(quán)重之外，突觸也許還需要控制它們自身的變化性——關(guān)于我們在不會覆蓋過去記憶的情況下如何存儲新記憶的研究方面，當(dāng)下最好的模型表明，每個突觸需要持續(xù)整合它過去的經(jīng)驗(yàn)（神經(jīng)元A和神經(jīng)元B之間的活動范式）來決定在面對新的經(jīng)歷時，它應(yīng)該在多大程度上保持不變或隨之改變。這個理論表明，如果突觸之間沒有可塑性，我們的記憶可能會快速消失，或者很難存儲新記憶。如果我們沒法描繪突觸對新輸入會發(fā)生什么實(shí)時變化，我們就沒法重建那個動態(tài)的、學(xué)習(xí)的、并不斷變化的、被稱之為心智的實(shí)體。
這還不夠。神經(jīng)元自身是復(fù)雜多變的。軸突在傳遞的速度和可靠性方面，各有各的不同。每個神經(jīng)元伸出樹形的分支去連接其他神經(jīng)元，像樹的枝干伸向陽光一樣。這些分支叫樹突，它們對突觸輸入信號的敏感度不一樣。它們的分子成分以及樹突的形狀決定了它們會怎樣處理從突觸傳來的電信號。
在活的大腦中，這些部分都不是固定不變的。這些大腦的組成成分，包括神經(jīng)元、軸突、樹突和突觸等等，每時每刻都在不斷適應(yīng)著它們的電流和化學(xué)「經(jīng)歷」，作為學(xué)習(xí)的一部分，以能夠?qū)Σ煌斎胱龀霾煌磻?yīng)。這樣能夠讓大腦保持穩(wěn)定，防止癲癇。這些適應(yīng)性依賴于每個神經(jīng)元里動態(tài)的分子機(jī)器。這些組成成分的狀態(tài)不斷被腦干神經(jīng)元發(fā)送的化學(xué)物質(zhì)調(diào)節(jié)。這些化學(xué)物質(zhì)決定了我們什么時候醒來，什么時候?qū)Ｗⅲ裁磿r候睡著。它們也會被身體內(nèi)荷爾蒙調(diào)節(jié)。而荷爾蒙能有助于提升我們的動機(jī)。而每個成分在面對這些影響時的敏感性又不同。
要想重構(gòu)一個大腦，我們或許不需要復(fù)制每個分子細(xì)節(jié)。一旦有足夠多的結(jié)構(gòu)信息，剩下的就會自我校正。但是一個更深層次的細(xì)節(jié)我們必須要考慮，那就是我們不僅要描繪大腦的連接體，還要理解神經(jīng)元、樹突、軸突和突觸是怎樣動態(tài)運(yùn)行、改變以及自適應(yīng)的。
我并不覺得一個復(fù)雜得要命的大腦模型才有用。恰恰相反，我們用來理解大腦功能的理論研究工具中，最有用的工具通常都相當(dāng)簡單——舉例說，我們會用一個全局的權(quán)重來描繪突觸而忽略樹突的結(jié)構(gòu)。我就是靠研究這種模型為生的。這些簡單的模型是依靠實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)展起來的。它們能揭示大腦回路運(yùn)作的基本規(guī)則。給模型增加復(fù)雜度并不見得能夠幫助我們更好地理解大腦回路，因?yàn)槲覀儾⒉恢肋@些復(fù)雜性背后的細(xì)節(jié)，因此這種復(fù)雜性有可能會反過來模糊我們想要理解的聯(lián)系。但是，在我們能刻畫整個大腦的動態(tài)運(yùn)行之前，我們還需要更多的信息。要理解一個人獨(dú)特的心智是由什么結(jié)構(gòu)形成的，這依舊是一個相當(dāng)復(fù)雜的任務(wù)。
神經(jīng)科學(xué)在快速發(fā)展，但是離真正了解大腦是怎么工作的還有非常遠(yuǎn)的路要走。離我們要想能充分保留大腦每個細(xì)節(jié)，也肯定還有很長一段時間。也許在更遠(yuǎn)的將來，也許幾千年，甚至數(shù)百萬年以后，某個文明將能擁有技術(shù)實(shí)力去上傳、重構(gòu)一個大腦。
當(dāng)然，我對死亡也有恐懼。但是我也知道，在我出生之前，宇宙就已存在了138億年，這段時間里，我并不存在，而且我希望在我死后也是這樣。宇宙的存在與否，與我或其他個體的存在都無關(guān)；我們生生死死，來來去去，只是一個更宏大的過程的一小部分。我越來越滿意自己的這個覺悟。對死亡所帶來的問題，我們都能找到自己的解決辦法。但在可預(yù)見的未來，讓你的大腦起死回生，并不是答案之一。
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