The Future of the Brain
未來腦科學 |
你的腦操控著你一切的行為，包括行動、進食、睡眠、情緒、記憶……甚至壽命與意識。腦科學的發展已迫近奇點(singularity)，即將徹底顛覆人類的行為與生活型態。繼美國於2013年投入45億美宣告「腦啟動計畫」探索大腦奧密，歐盟、日本、加拿大、韓國、中國也陸續公布了國家級的腦計畫，腦科學研究儼然成為後冷戰時期的新戰略競賽。2020年初，HHMI與Google合作以電子顯微鏡連續切片影像反向工程重組果蠅大腦，完成了果蠅半腦神經網路連結體圖譜（Drosophila hemi-brain connectome），預期將可引領腦功能的研究，理解神經訊號如何在腦內流動、計算、儲存、與提取，藉以發展更聰明的擬腦人工智能。如果完成約10萬個神經元的果蠅腦連結體需一年，以電子顯微鏡反向工程重組約一千億個神經元的人腦，則需100萬年。然而，比照人類基因圖譜計畫多國的合作，近年超解析光學顯微鏡的發明及人工智能大資料快速分析能力的發展，我們預測人腦神經網路連結體(human connectome)可能在10年內完成。藉此，科學家將可操控特定的腦神經細胞，理解人腦運作的奧秘，並尋找各種大腦病變的成因與治療之道。人類很快將可修復或強化特定腦功能、治療人類老化帶來的腦失智問題、將藉由腦機介面與電腦產生互聯網、將產生擬人自主人工智慧逐步、理解意識的產生、甚至延長人的壽命。人類將進入一個不可預測的未來。
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Visualizing Memory: The Next Generation Connectomics
看到記憶 |
全腦神經網路連結體圖譜可以幫助我們研究資訊在腦中路徑的行進與改變，就如同Google Earth 有助於旅行者規劃要前往的國家、城市、街道、及目的。清華腦科學研究中心2000年發明透明腦技術，得以觀察並重組全腦神經網路的立體連結。2010年首建果蠅全腦的神經網路地圖，被美國【紐約時報】認為是解碼人類大腦的第一步。2019年發明全腦單分子超解析光學顯微鏡，得以觀察大組織內的任何單分子，從解碼果蠅腦邁向解碼人腦。 我們整合多尺度顯微影像技術，以光學顯微鏡達到電子顯微鏡的超高解析度，且快速地完成單分子到全腦的反向工程大腦重組。 我將舉例說明如何利用果蠅腦神經網路連結體，以精巧的基因工具遙控腦神經操控行為，理解腦如何藉由長期記憶改變行為。我也將分享人腦反向工程的最新科技，並嘗試說服你台灣可以在繪製人類大腦的全腦活動圖譜這科學最前沿的挑戰做出關鍵性的貢獻。最後我想談談腦科技帶來的新產業，以及如何應用腦科學新知提升學習的效率及健康的生活應用。
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