連接組：顱骨內的悲喜森林

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作者：不知知

　　　　 connectome: How the Brain"s Wiring Makes Us Who We Are

作　者：[美]承現峻（孫天齊 譯）

出版社：果殼閱讀 · 清華大學出版社（2016.1）

一瞥之下，過去與未來轟轟然同時並至，我的意識成為長達半個世紀的灰燼，時間未至已成灰，我的餘生盡在其中。——《你一生的故事》（特德·姜）

特德·姜有一篇著名的中篇科幻《你一生的故事》。身為語言學家的主人公受政府委託，去向外星生物「七肢桶」學習語言和文字。人類的語言和思維方式是線性的，由因導向果。而「七語」有一套不同於地球語言的感知邏輯，它跨越了線性，打破了時間的鏈條。簡單來說，這種語言讓「七肢桶」可以同時感知所有事件，可以看到一切事物的結果。學習了「七語」的主人公獲得了非線性的思維，進而洞悉了自己，以及她那個暫時還不存在的女兒的一生。

在神經科學領域也有一種我們尚未理解的語言，一旦掌握，它或許也會像「七語」一樣，把我們對自身的理解提升一個維度。這門語言就是「連接組」（connectome）。連接組學是近年來一系列生命科學研究中的一支，我們很熟悉的基因組學就是其中之一。基因組學現在已經有了長足發展，我們也許不久就可以便宜又快速地測出自己的 DNA 序列了。而且我們還知道，在精神障礙或普通特質中，基因組確實有其作用。既然對基因組的研究已經如此深入，為什麼還要研究連接組呢？

原因很簡單：從蜷縮在母親子宮裡的那一刻起，你就已經擁有了整個基因組，可是那時你還沒有初吻的回憶，還不會彈鋼琴、騎自行車……這些都是後天的獲得，而非基因的本能。如果生命是一場遊戲，基因就是你的牌。你不能改變你的基因組，這是你必須接受的遊戲設定。基因組學的世界觀是悲觀的；連接組理論則不那麼宿命，它相信你的連接組一生都在變化，而且你對變化的過程還擁有一定的控制權。

你是你的連接組

普林斯頓大學神經科學教授承現峻，在這本書里向我們介紹了神經科學的發展歷程、基礎知識，以及連接組學的研究方法與成果。開篇非常詩意：

這是一片宏偉的森林，是喜劇的森林，也是悲傷的森林。所有的小說和所有的交響樂，所有殘忍的謀殺和所有仁慈的善舉，所有的愛情和所有的爭執，所有的幽默和所有的憂傷——都來自這片森林。

這些樹木就生長在我們的顱骨里，是一種特殊的細胞——神經元。神經科學的目標，就是去探索它們那些奇異的枝條，征服這片心靈叢林。

連接組的學說可以追溯到 19 世紀，承現峻用一句話給它下了個定義：「一個神經元的功能，主要取決於它與其他神經元的連接。」如果說基因組學相當於生物學層面上的「普查」，那麼連接組學則是「關係考」，它強調連接對於心智功能的重要性。那麼隨之而來的問題就是，要想真正理解大腦，就必須先找到神經元的連接關係，即連接組。

神經科學家們指出了連接組的基本改變是如何發生的，具體表現為四個「重新」：重新賦權、重新連接、重新連線、重新生成。

首先，神經元會調整彼此之間的連接，使它們變得更強或弱，從而給這些連接重新賦予權重。其次，神經元還能創建新的突觸，或者去掉一個突觸，這樣它們就能重新連接，它們還能通過生長新的枝條或收回原有的枝條來改變連線的結構。最後，新的神經元會不斷地產生，舊的神經元會不斷地死去，這些會使連接發生重建。

認識這四個「重新」的全部潛能，是神經科學的一個重要目標。心智的不同到底是不是因為連接組的不同？如果能成功地回答這個問題，就能在大腦連線中識別出想要的改變。如果能夠在分子層面上干預這四個「重新」，那麼我們在學習、訓練、治療疾病和受損大腦的過程中，將會更加高效。

這樣的前景聽起來很是振奮人心，可是尋找連接組的工作有多困難？書中用秀麗隱桿線蟲舉了一個例子。這種蟲子總共只有 302 個神經元，神經系統結構高度標準化，聽上去很容易研究。可是上個世紀，一組科學家耗費了十幾年時間，才找全了秀麗隱桿線蟲神經元的所有連接。一隻蟲子的「森林」看起來已經相當複雜了，而人類的大腦中有上千億個神經元！要想實證地檢驗連接組的理論，這是一片繞不過的森林。

可能是最接近意識上傳的學科

連接組的研究前路漫漫，而神經科學試圖回答的問題更是近乎哲學，有學者將神經科學稱為「人類科學最後的前沿」。承現峻的這本書不僅是一個新領域的開拓和普及，也體現了人類長久以來對自我的追尋。書中有一個關於自我的比喻非常生動：

19世紀時，美國心理學家威廉·詹姆士提出了「意識流」，即意識就像一條河流，始終在心靈當中流淌。但是詹姆士忘了一件事，那就是所有的河流都需要河床，如果沒有地上的那些凹槽，水根本不知道該往哪裡流。正是連接組提供了路徑，才使神經活動能夠流動，從這個意義上說，應該把它稱為「意識河床」。

隨著時間的推移，水流也會慢慢地塑造河床，正如神經活動會塑造連接組。這兩種不同的關於自我的概念，一種是快速移動的、時刻在變化的河水，一種是穩定的、緩慢變化的河床，其實是誰也離不開誰的。

如果再進一步，把這門學科推向邏輯的極限，去思考人類命運的問題，那麼連接組學有可能是與意識上傳最接近的學科。法國作家阿貝爾·加繆說，真正嚴肅的哲學難題只有一個，那就是自殺。而承現峻說，真正嚴肅的科學技術難題也只有一個，那就是永生。自殺是個純粹的哲學難題，因為它至少在實踐上毫無困難；但永生卻是實實在在的技術難題，即使想要永生，眼下也無計可施。

把人體冷凍起來嗎？冷凍的人體重新活化之後，還能保留之前的記憶嗎？具體來說，使受損大腦恢復生命的障礙在哪裡？再一次，要回答這一問題，我們必須考慮連接組。作者提出，如果「你是你的連接組」的假設是真的，我們便有了一個對死亡的本質定義：死亡就是連接組的解構。雖然這個定義還無法投入臨床應用，但是在思想的實驗里，也許可以用連接組學來檢驗人體冷凍術或生物塑化的主張。

意識上傳呢？作者寫道，或許將來有一天，我們能把連接組中的神經元整理好，找出突觸鏈，讀取其中的記憶，從而推測神經元在回憶一個序列性記憶時發放電峰的次序。或者採用另一個方法，利用連接組，做一個神經元網路電峰的計算機模擬，運行模擬觀測神經元在回憶時發放電峰的次序，並把這種模擬的規模放大到整個大腦。意識上傳是檢驗「你是你的連接組」這個猜想的終極方法。

回到這本書本身，作者的語言優雅清晰，富於幽默感。承現峻是一個連接組學的鬥士，一個審慎的研究者，也是一個娓娓道來的科普寫作者。本書譯者孫天齊最大程度地重現了作者的風格，曾經譯過 60 萬字巨著《艾倫·圖靈傳》的孫天齊是科學松鼠會成員，曾用筆名「蘇椰」，他專業而優美的譯筆保證了暢快的閱讀體驗。

連接組學這門新學科在醫學、人工智慧等領域的潛力毋庸置疑。除此之外，對於普通讀者，它為什麼值得我們去了解？永生很遙遠，說到底，還是為了回答一個所有人都曾經困惑過的問題：為什麼每個人都是不同的？

附：承現峻 TED 演講視頻

神經科學：理解與使用大腦5 https://v.qq.com/iframe/preview.html?vid=g01394ccmvx&width_=500&height=375&amp

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