Nature 评论:走出实验室的神经科学-集智俱乐部

David Parkins绘制

导语

神经科学博士学位数量与日俱增,但却没有与之匹配的研究岗位,再加上许多制药公司对脑科学研究投入的缩减,让人担心神经科学研究者会被迫转行。但实际上神经科学的应用已经相当广泛,5位神经科学家分享了他们在各种环境中是如何工作的。

编译:集智俱乐部翻译组

来源:Nature

原题:How neuroscience is breaking out of the lab

剧的奥妙:

削弱对颞叶的控制

Nature 评论:走出实验室的神经科学-集智俱乐部

Ori Amir 加利福尼亚州 克莱蒙特市 波莫纳学院 客座助理教授 |来源: Probably Science

如果你去过任何一个即兴表演的喜剧课,你很可能被要求“摆脱你的大脑”,这不是邀请你吸食软性毒品,而是在说,抛开自我关注、沉浸于情绪,可能会让你更搞笑。

Ori Amir,一位神经科学家和业余脱口秀喜剧演员,表示这条建议至少在科学上有一定根据。他要求13位职业喜剧演员,9名业余人士和18名非戏剧演员分别为动画想出搞笑和无趣的字幕,并在期间用fMRI扫描他们的大脑。

Amir的研究(O. Amir & I. BiedermanFront. Hum. Neurosci.10, 597; 2016),是他博士学位关于认知快感的一部分首次探索了实时的幽默创造中的脑活动Amir发现,当志愿者试图搞笑时,内侧前额叶皮质(mPFC)和颞叶中的一部分高级语义区域(汇聚了低级脑区的信息)明显活跃。

Amir总结道,颞叶是搞笑之源,因为更富戏剧经验的人,颞叶的活跃程度更高;在喜剧效果很成功(由另一群志愿者评出)的时候,颞叶的活跃程度同样更高。“即兴表演的时候看起来像没带脑子”,他说,“神经科学的解释是:‘试图削弱内侧前额叶皮质(mPFC)自上而下的控制,相信颞叶的关联流(stream of associations)会带来搞笑思路’。”其他研究表明,可以通过冥想达成。

Amir现在研究如何使用人工智能(AI)模拟喜剧。他并不担心赋予计算机搞笑的能力会使他的喜剧演员朋友失业。“我认为喜剧是一个人工智能完全问题(AI Complete),”他说。“换句话说,产生有趣的想法几乎涉及大脑可以做的一切。所以至少在几乎所有其他职业都被它取代之前,喜剧演员不太可能被人工智能取代。”

软体军用机器人:

模拟章鱼的神经系统

Nature 评论:走出实验室的神经科学-集智俱乐部

Benny Hochner 以色列 耶路撒冷 希伯来大学 神经生物学教授 |来源:israel21c.org

在1995年之前,神经科学家Benny Hochner主要对学习和记忆的机制感兴趣,他曾与Eric Kandel一起研究海蛞蝓,后来Kandel在纽约哥伦比亚大学获得了诺贝尔生理学或医学奖。在1995年,Hochner获得了美国海军的资助,研究章鱼控制身体的机制是否可以应用于软体军用机器人,希望可以用于复杂地形的监视,搜索和救援等任务。他还得到了美国国防高级研究计划局(US Defense Advanced Research Projects Agency)的支持。

相比受骨骼限制的动物,章鱼柔软的身体更加灵活,Hochner首先研究了章鱼的神经系统如何灵活控制。“章鱼的运动角度几乎没有死角,”他说。“对于神经系统和计算机系统来说,找到一种有效控制方法都是巨大的挑战。”

Nature 评论:走出实验室的神经科学-集智俱乐部

来源:Pinterest

现在在耶路撒冷希伯来大学的Hochner表示,使用电刺激可以在切断的章鱼臂中触发伸展运动(reaching movements)。他发现,一些章鱼经常重复的运动可以单独由杆臂中的神经电路控制,让大脑得以解放、专注于其它任务(G. Sumbreet al. Science293, 1845–1848; 2001)。

他还研究了章鱼大脑如何反映、计划几乎完全自由、无死角的运动。通过拍摄章鱼的自由运动,Hochner的小组发现,刺激植入章鱼大脑的电极不可能触发单臂或身体部位的运动。与人类这样有骨骼动物的大脑不同,Hochner发现,章鱼大脑中不包含处理各个身体部位的感觉和运动信息的特定部分(L. Zulloet al.Curr. Biol.19, 1632–1636; 2009)。

Hochner将章鱼运动及其进化描述为“智能化身”(intelligent embodiment)的例子,这条短语源自机器人专家,用来描述通过与环境交互来学习行为的自动机器。

他的小组现在回去研究Hochner最初感兴趣的领域:记忆和学习。长期的突触增强是一种通过更高强度活动来强化突触的过程,被认为在哺乳动物的学习和记忆中具有关键作用。Hochner的小组已经证明它在章鱼中扮演着相同的角色,这表明,有骨骼动物和软体动物分别并行演化了该机制。他还发现,与哺乳动物一样,章鱼大脑通过不同的系统来处理短期和长期记忆。

电影创作:

如何打消观众的抗拒

Nature 评论:走出实验室的神经科学-集智俱乐部

Kris De Meyer 伦敦国王学院 博士后研究员 |来源:The Echo Chamber Club

世界并没有在2011年10月21日结束,地球依旧运转。尽管美国基督教电台主持人Harold Camping说服了许多人:一旦上帝将他所选择的少数人聚集到天堂,其他所有人都会被摧毁于地震,海啸和火焰的肆虐。

Camping的一些追随者纷纷离职、出售房屋,为终结做好了准备。这在2016年纪录片《就在你两耳之间》(Right Between Your Ears)中有少量体现,联合制作人是伦敦国王学院的神经科学家Kris De Meyer。这部电影着重于人类如何形成、改变、或拒绝改变意见的神经科学研究。

Nature 评论:走出实验室的神经科学-集智俱乐部

来源:IMDb

为什么是电影?“如果我们做纯粹的科学研究,它只会发表在面对有限读者的专业期刊上。”De Meyer说,“但关于科学的故事和电影,迄今为止,已把有用的科学见解普及给数十万人。”

自2013年以来,De Meyer一直在帮助科学家,特别是那些气候变化和环境领域的科学家,利用脑科学的成果改善他们的沟通方式。“如果你明白为什么你的观点受到部分观众的抗拒,也许你就能够弥补这一点,并找到更有效的方式来传达你的信息。”他说。

De Meyer一直致力于利用神经科学和心理学建造沉浸式剧院。他对正义联盟(Justice Syndicate)尤其兴奋,观众在其中扮演陪审员的角色,有助于深入了解人们如何通过呈现相同证据得出不同的结论。

领导力培养:

神经可塑性使之成为可能

Nature 评论:走出实验室的神经科学-集智俱乐部

Tara Swart 公共演讲者,讲师和作者,常驻伦敦 |来源:speakersassociates.com

Tara Swart不得不同意,在职业早期,神经科学家的前景确实悲观。Swart,一位领导力教练,公共演讲家,讲师和作家,认为脑科学解释了如何培养奋斗在瞬息万变的世界中所需的心理承受力。她说,因此,那些需要应对各种商业环境的专业人士非常需要这种能力。成为神经科学博士可以让你做好你现在想做的任何事情。这类人才炙手可热。

在完成神经药理学博士学位和精神病学家的七年之前,Swart最初学习的是医学。十年前,当她注意到“商业和领导环境中需要严谨而可应用的的神经科学”,她便开始担任领导力教练。

据Swart所说,神经可塑性是神经科学不算秘密的秘密武器,即大脑形成或重组脑细胞之间连接网络的能力。许多企业混乱、信息冗杂、24小时持续的经营环境会给领导者带来巨大的压力。Swart为执行主管和经理提供基于神经科学的见解,她表示,这可以提高他们适应变化和激励员工的能力。“提高心理承受力可能是我工作中最重要的部分,”她说。“这就是神经可塑性真正起作用的地方,因为要培养情绪智力或心理承受力,你必须改变大脑中的通路。”

Swart在她的讲座和辅导课程中使用了一系列神经科学研究。谈到营养,她描述了一个研究(M. E. Raichle & D. A. GusnardProc. Natl Acad. Sci. USA99, 10237–10239; 2002),这表明大脑会利用消耗掉20%的热量;另一研究发现,相比进食以前,法官饭后明显更可能通过囚犯的假释(S. Danzigeret al.Proc. Natl Acad. Sci. USA108, 6889–6892; 2011)。

Swart也强调:如果在紧张的战斗训练前参加静观课程,美国海军陆战队较少显现压力生理指标(D. C. Johnsonet al.Am. J. Psychiatry171, 844–853; 2014)。她告诉观众:要寻找他们喜欢的运动形式,并说:研究表明,相比被迫,自愿使用跑步机的老鼠产生更多的蛋白质,这种蛋白质被称为脑源性神经营养因子(brain-derived neurotrophic factor),有助于脑细胞生长和存活。“我认为自己是神经科学学术向商业的翻译。”她说。

Nature 评论:走出实验室的神经科学-集智俱乐部

David Parkins绘制

制药研发:

神经科学疗法的真正起点

Nature 评论:走出实验室的神经科学-集智俱乐部

Rita Balice-Gordon 全球负责人,神经科学,赛诺菲(Sanofi)公司,波士顿,马萨诸塞州 |来源:Youtube

医药巨头辉瑞(Pfizer)公司于1月宣布退出神经科学研究与开发(R&D),对希望在医药产业工作的脑科学家来说,只是一连串类似坏消息的最新一期。神经科学曾经被赋予极高期望,但自2010年以来,葛兰素史克(GSK),阿斯利康(AstraZeneca),诺华(Novartis)和默克(Merck)等医药巨头纷纷关闭了其神经科学部门,或者缩减脑科学研究,这些期望越来越难实现了。

然而,法国制药公司赛诺菲的神经科学负责人Rita Balice-Gordon表示,此类报告只是部分情况。“大型制药公司在神经科学的研究可能并不全面,但广泛意义上的生物制药生态系统中,该领域从未如此生机勃勃她说,“我们有许多颇有前景的内部计划,和其他公司一样,我们还与许多生物技术公司和初创企业建立了激动人心的合作关系,这些合作伙伴关系让我对未来充满信心。”

过去几年的一些公告表明,她可能是对的。许多制药公司正在重组神经科学研究部门,而不是完全削减它们,两边下注,避免损失。其他企业,在行业中更普遍的转变是,外包研发给学术实验室和小型生物技术公司来分散风险。例如,1月份,武田制药(Takeda Pharmaceuticals)与旧金山的Denali Therapeutics就三项神经退行性疾病项目合作达成了价值高达12亿美元的协议,强生公司与学术和私人实验室共同开展了四项神经科学方面的合作。今年6月,辉瑞公司宣布,计划向初创企业投资1.5亿美元,寻求新的脑紊乱治疗。

一位伊利诺伊州埃文斯顿西北大学的本科生,Balice-Gordon,对环境线索如何塑造大脑回路、影响行为燃起了强烈兴趣。因此,在转向工业前,她在费城宾夕法尼亚大学度过了将近20年的时间。她于2012年被辉瑞公司聘为领导精神病学和伤痛的药物开发项目。“我喜欢在实验室和诊所之间转换。”她说,我认为这是神经科学疗法的真正起点。”

Nature 评论:走出实验室的神经科学-集智俱乐部

来源:药明康德(WuXi AppTec)

她自2016年以来一直在赛诺菲工作。Balice-Gordon认为,许多学者会吃惊于大学和制药公司研究之间的高度相似。“有一种观点认为,在生物制药领域,我们并没有提出很多科学问题,但我认为在早期的药物研发中,大多数学者都不会发现研究终点的不同。关键的区别在于,它需要从患者的角度关注关键问题,而不是探索所有可能的问题。

对于有兴趣追随她的脚步的神经科学家,Balice-Gordon建议,不仅要花时间习得深厚的专业知识,还需要广泛的知识,并强调,网络的重要性不容小觑。

翻译:Elena

审校:刘培源

编辑:杨清怡

原文:

https://www.nature.com/articles/d41586-018-07201-7

推荐阅读

没头脑的黏菌也可以学习

看书学习很困难?因为大脑太古板!

DeepMind 复现大脑空间导航!

利用网络科学控制秀丽线虫大脑

加入集智,一起复杂!

推荐课程

Nature 评论:走出实验室的神经科学-集智俱乐部

PC观看地址:

https://campus.swarma.org/gcou=10500


Nature 评论:走出实验室的神经科学-集智俱乐部

集智俱乐部QQ群|877391004

商务合作及投稿转载|swarma@swarma.org

搜索公众号:集智俱乐部

加入“没有围墙的研究所”

Nature 评论:走出实验室的神经科学-集智俱乐部

让苹果砸得更猛烈些吧!

原文始发于微信公众号( 集智俱乐部 ):集智