正文 第43章 腦科學的探秘人(1 / 2)

記生命學院神經信息科研團隊

人類的大腦如同神秘的黑屋子,神經信息研究就是通過外部監測,研究黑屋子內部到底在發生什麼事情。我校生命學院神經信息教育部重點實驗室的科研團隊從高端切入,專注於最前沿的神經信息處理規律探索,幾年來,他們孜孜不倦地在大腦的藏寶庫裏探險、挖掘,揭示黑暗領域的一個個奧秘。

兵分四路,共探神奇領域

“如果一個人腦功能出現疾病,可以不打開係統,通過腦電、CT、磁共振成像等方式來檢測,也可以打開係統……”神經信息科研團隊帶頭人、長江學者特聘教授堯德中饒有興趣地述說著團隊中不同方向,“對實驗動物,也可以看成元器件,從微觀的角度來研究。”

目前團隊的研究分為四個不同的方向:視覺的神經機製及應用、知覺與運動(腦-機交互)、腦功能成像、分子神經生物學。團隊力圖從宏觀到微觀,從研究到應用,打開通往大腦未知世界的一扇扇緊閉的門。

一名四肢癱瘓的殘疾人可以通過腦電波的控製,“指揮”輪椅和假肢,甚至啟動飛機大炮,也可以利用反饋控製,向受損的神經單元下達修複的命令。這是堯德中教授主要負責的知覺與運動研究方向。在這一方向上,他們主要研究人-機交互技術、神經信息分析與解釋技術、認知神經機製等。其中,人-機交互技術是團隊全力探索的新熱點。目前已經實現了利用意誌控製鼠標的運動,破譯了大腦神經元群的交響樂,從而可用音樂耳發現腦電等神經信息中更有價值的信息;也可以通過人腦與音樂的交互關係,調整煩躁的心態……這些都是他們正在進行的研究方向。在這些研究方向上,團隊成員已發表SCI檢索論文50餘篇,申請國家發明專利6項,承擔了國家傑出青年科學基金和國家自然科學基金重點課題等重要項目。

在人群的合影中,為何我能一下找到熟悉的你?大腦的這種聰明特性被團隊的科學家們用在攝像設備中。在視覺的神經機製及應用研究方向,李朝義院士率領李永傑教授等一群年輕人既從單個視細胞、細胞集群、視知覺行為等方麵對神經機製進行研究,又努力建立感受野機製等的數學模型,兩方麵相輔相成。一朵花在早中晚的顏色是不同的,為何人卻能知覺到相同的顏色呢?團隊成員利用視覺神經的顏色恒常性機製,校正圖片顏色,提高機器人智商;麵對海量信息,大腦進化出了稀疏編碼,用有限的細胞來存儲,團隊成員把這一原理用在了圖像壓縮上。在李朝義院士多年研究成果的基礎上,團隊在該方向上正在取得一個又一個的重要進展。

陳華富教授帶領的腦功能成像實驗室成員們正與醫院合作,對癲癇、精神分裂症、老年癡呆症等疾病的功能進行研究。“比如癲癇病人,我們通過研究已經證實了他的大腦神經結構連接降低了”,陳教授說,“我們不斷尋找著這些疾病的生物學診斷新標誌”。除了特定神經精神疾病的腦功能成像研究外,他們還致力於發展海量成像數據的腦功能信息提取技術。現在,在該研究方向上,他們已在SCI期刊發表論文30餘篇,並承擔了國家自然科學基金、教育部科學技術重點項目、國家“973”、“863”課題等重要課題。

睡眠障礙已經成為普遍的社會問題。遊自立教授等分子神經生物學研究室的老師們積極探索著黑暗中的睡眠科學。他們通過對大鼠行為的研究,探索神經免疫係統;利用天然藥物,結合中醫的精髓,研究扶正藥物對於神經免疫的調節機製;用分子生物學手段探索免疫分子在神經係統中的表達。該方向先後獲得了“973”子課題、國家科技支撐計劃子課題、國家自然科學基金等項目的資助。

都是“拚命三郎”

“電子科大有生命學院嗎?”團隊成員與學界同行交流時經常遇到這樣一個尷尬的問題。在校內也常被認為是主流學科之外的學科。新事物總是讓人懷疑和觀望。這讓團隊老師們有一種共識:“不發展,毋寧死”。強烈的憂患意識使他們從高端切入,在學科的最前沿努力的探索著。“要知道,我們是在和全世界的同行在競爭啊”,堯德中教授說。這種憂患意識和學科上的拚勁兒在每個團隊成員身上都能感受到。十多年艱辛,終成校園中的一抹生命的新綠。

在許多人眼裏,堯德中是一個奇才,他先後活躍於土壤電磁學、地球物理成像、電波傳播等學科領域,且每個領域的業績都不凡。大腦的神奇世界誘惑著他,博士後出站後,他義無反顧地投身到神經信息這一生命學科前沿領域。堯德中再次從零開始,一步一步艱難地跋涉,在29歲時已在腦科學領域取得引人注目的成績,並被破格提升為教授。

“我在讀中學的時候從沒聽人說我聰明,現在越來越多的人覺得我聰明了”,堯德中教授幽默地對學生說。他深入淺出的傳授著這樣一個道理:智慧在於堅持和積累。這位每天工作到深夜的科學家有一句“名言”在學生中流傳:節假日是最好的工作時間。原來,作為院長的堯德中平時有太多的事務要處理,節假日無人打擾,在他看來是最適合工作的。