編者按
綜合性學(xué)術(shù)報告是每次院士大會的重頭戲，這些報告的主題都是經(jīng)過學(xué)部精心選擇、結(jié)合社會廣泛關(guān)注的國家經(jīng)濟社會發(fā)展中的重大問題和學(xué)科發(fā)展前沿后確定的。6月14日，在中科院第十六次院士大會上，費維揚院士作了“關(guān)于發(fā)展低碳技術(shù)的幾點思考”報告、蒲慕明院士（外籍）作了“大腦的可塑性”報告、徐建中院士作了“航空發(fā)動機的發(fā)展和科學(xué)問題的一些分析”、歐陽自遠院士作了“中國月球探測的初步成果與太陽系探測的初步設(shè)想”。報告內(nèi)容豐富，在報紙有限的版面內(nèi)，我們難以全面呈現(xiàn)，僅擷取部分觀點加以報道，供廣大讀者參考。
蒲慕明院士(中科院神經(jīng)科學(xué)研究所、美國加州大學(xué)伯克利分校)
聰明才智是天生,還是后天能夠培養(yǎng)?嬰幼兒教育有沒有科學(xué)依據(jù)?中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷還能不能康復(fù)?要想弄清這些問題,必須先了解大腦的構(gòu)造和功能。蒲慕明院士說,大腦具有“可塑性”,這是指大腦的結(jié)構(gòu)域功能會因不斷的使用而改變,“可塑性是大腦所有高等功能的基礎(chǔ)”。
我們的神經(jīng)系統(tǒng)如何工作?
要了解大腦,先弄明白幾個有點拗口的名詞:神經(jīng)元、突觸、樹突、軸突。大腦有數(shù)百種不同類型,總數(shù)為1012的神經(jīng)元通過由1015個突觸形成的各種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。神經(jīng)元是構(gòu)成神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的基本單位,由細胞體和細胞突起構(gòu)成,細胞突起又分為樹突和軸突,每個神經(jīng)元都有一個或多個樹突,但只有一個軸突。
簡單地說,神經(jīng)系統(tǒng)是這樣傳遞信息的——樹突接受刺激信號,傳導(dǎo)到軸突,軸突再通過突觸把興奮傳送到其他神經(jīng)元和組織。
蒲慕明介紹說,研究發(fā)現(xiàn),神經(jīng)元集群間有方向性的突觸強化或弱化,能夠儲存時序信息。研究人員用多電極記錄了大鼠視皮層神經(jīng)元的變化——他們讓大鼠看屏幕上光點的運動,訓(xùn)練前,在起始點閃光引起了大鼠視皮層神經(jīng)元的集群的無序發(fā)放;訓(xùn)練中,神經(jīng)元集群實現(xiàn)依序發(fā)放;訓(xùn)練后,只要在起始點閃光,就能喚起神經(jīng)元集群的依序發(fā)放。
蒲慕明總結(jié)說,與感覺、運動、認知行為相關(guān)的電活動,會修飾神經(jīng)元與突觸功能和構(gòu)造,也就是重塑了大腦,帶來了學(xué)習(xí)與記憶、認知行為的改變。
嬰幼兒時期是大腦發(fā)育關(guān)鍵期
“樹突上的樹突棘是神經(jīng)元接受興奮性突觸的位點,形成了神經(jīng)元突觸的連接。”蒲慕明說,研究發(fā)現(xiàn),在大腦發(fā)育的頭幾年,樹突棘大量產(chǎn)生,之后,經(jīng)過學(xué)習(xí)的不斷“修剪”,最終形成了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)?！耙簿褪钦f,嬰幼兒時期是神經(jīng)系統(tǒng)形成的重要時期,開頭幾年是大腦發(fā)育最關(guān)鍵的時期!”
“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的形成在出生后特定一段時期容易被腦內(nèi)電活動影響,不正常的電活動會造成異常的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的長期存在?！逼涯矫髡f。
蒲慕明說,出生后,具有不同功能的網(wǎng)絡(luò)都有一個關(guān)鍵的形成期,關(guān)鍵期內(nèi)電活動可以穩(wěn)固或“修剪”神經(jīng)突觸連接,對網(wǎng)絡(luò)成形有巨大的影響?！耙欢ú荒苠e過。成年腦的可塑性遠小于幼年腦,大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)連接變化只在創(chuàng)傷后或病態(tài)時出現(xiàn)?！?/p>
聰明才智絕不是與生俱來的,出生后的環(huán)境和經(jīng)驗引起的電活動是塑造網(wǎng)絡(luò)的主要因素。蒲慕明說:“因此,嬰幼兒時期的教育，需要后天環(huán)境的配合和父母的培養(yǎng)。”
成人中樞神經(jīng)損傷或許也能治愈
脊椎損傷、腦中風(fēng)……目前醫(yī)學(xué)發(fā)展水平對這些中樞神經(jīng)損傷的病患還無能為力。如果大腦具有可塑性,這些疾病有沒有可能治愈呢?蒲慕明說,大幅度的網(wǎng)絡(luò)可塑性在成年期是可以用藥物和生理電刺激來“喚醒”的,基于網(wǎng)絡(luò)可塑性的治療方法將是未來研發(fā)神經(jīng)系統(tǒng)損傷和疾病治療手段的方向。
蒲慕明說,成年中樞神經(jīng)系統(tǒng)受損造成軸突損傷,而軸突很難再生——疤組織和胞囊阻止軸突再生,而且成熟神經(jīng)系統(tǒng)的神經(jīng)元也不會再生軸突,“外在的原因,是缺少神經(jīng)元生長的營養(yǎng)性因子,細胞環(huán)境也是抑制性的;內(nèi)在原因是神經(jīng)元的生長能力下降。”
在“大腦有可塑性”這一理論基礎(chǔ)上,科學(xué)家們正在探索治愈的方法，比如視頻療法已經(jīng)應(yīng)用到治療語言障礙、老年癡呆癥和弱視等疾病中。深度腦刺激的方法則被視為更有前景的療法。蒲慕明說,科學(xué)家們已經(jīng)嘗試將深度腦刺激的方法用于治療慢性痛、帕金森癥等。(本報北京6月14日電 本報記者 齊 芳 詹 媛 )
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