生化人?買買買背後有神經科學奧妙?這場42小時的科學馬拉松腦洞大開

2021-01-10 瀟湘晨報

納米技術或許能讓人類變得更強,經濟與神經腦科學結合將探索人如何做出經濟決策,生物基因測序迫切需求多領域學科專家的加入……在昨天開幕的第三屆世界頂尖科學家論壇裡,一場科學馬拉松也正式「開跑」——莫比烏斯雲論壇42小時不「斷電」,來自全球各個領域的參會頂尖科學家齊聚雲上,腦洞大開,暢想人類科技藍圖,做出關於未來的大膽「預言」。或許,在將來的某一天,這些預言都會在人類的共同努力下一一實現。

據介紹,今年的莫比烏斯雲論壇會貫穿會期三天,100多名參會科學家都將參與平均3分鐘的開放討論。

納米技術幫助人類變得更強

如果,納米技術運用到人體上,會發生怎麼樣的變化?2016年諾貝爾化學獎得主本·費林加(Ben Feringa)說,這聽上去很像科幻小說,但在未來或許並不是科學幻想。「千年後,或許每個人類都變成了『生化人』,人造的義肢替代了人體的器官。人們可能會覺得有點恐怖,但未來納米技術或許就會運用到人體上,建造微型的機器,幫助人類擁有更健康的身體。比如,當人老了,膝蓋就容易出現問題,現在你可以選擇植入人工膝關節或者髖關節假體來進行康復治療。那麼,如果技術發展到一定階段,為什麼不通過植入晶片來激活某種功能,或者安裝一個小馬達在行走時提供幫助呢?」

費林加說,人能舉起一隻手、看到事物、與人對話,這每個「動作」都是人體某一部分「微型機器」的作用,這樣的「納米系統」也是經過了漫長的進化過程。「了解人體不同組件是如何合作來完成更複雜的功能,這就是目前所面臨的最大挑戰之一。只有了解這些功能背後的內在機制,才能找到方法來整合硬材料和軟材料,也就是把電子部件、人工機械和生物體結合起來,幫助更多有需要的人。」

與此同時,費林加也坦言,科學倫理,將是納米技術引入人體面臨的另一大挑戰。「但如果技術能夠幫助殘疾人或者病人,那麼,科學家需要認真針對這一研究開展深層次思考和合理研究。」

探究「買買買」的科學原理

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這些看上去像是經濟行為學、社會心理學的社會課題,未來很可能有望給出一個科學解釋。2007年諾貝爾經濟學獎、哈佛大學經濟學教授埃裡克·馬斯金說,經濟學和神經科學的研究者正在聯手,或許正試圖解開「買買買」背後的神經科學奧妙。

已有的研究表明,和食物一樣,當我們的大腦收到和金錢相關的信息時,也會激活相關聯的多巴胺獎勵區域。「許多人知道,人在做經濟決策的時候,並非時時刻刻都保持理性的,但是,人們並不知道,為什麼人會做出不理性的決策。因此,在我看來,神經經濟學在未來的崛起將給經濟學領域帶來重大突破。」馬斯金說,雖然神經經濟學仍處於起步階段,但從中長期發展來看,經濟學家和神經系統科學家的互動很有價值,後者將幫助前者更好地了解大腦究竟是如何工作並作出經濟決策。「人們或許就能了解經濟決策背後的腦科學原理,並就此總結出新理論來幫助預測,人何時會做出理性的決策?如何在不同情況下維持理性?」

類器官像真正組織那樣生長

在過去十年,幹細胞研究領域取得的關鍵進展之一就是類器官體系的發展。類器官正迅速成為現代生命科學研究中最前沿的工具之一,這些微型組織和器官無論是從外觀還是功能上都與真實器官相對應。然而,類細胞在精確模仿真實組織和器官的行為上仍有很大的「遺憾」。2013年生命科學突破獎得主漢斯·克萊夫斯說,幹細胞學家、發育生物學家、工程師等跨學科的合作,正在改善類器官的功能。

「類器官模仿真實人體組織生長及功能,是目前該類研究的難點。因此,發育生物學對於單個細胞比如受精卵如何發展成有機體的研究至關重要,通用的法則可以指導幹細胞研究來建造類器官,讓它去『模仿』生長、『激活』行為。與此同時,組織工程學也在類器官的研究領域裡扮演著非常重要的角色,『設計』類器官形狀、系統。」克萊夫斯說,在這樣的通力合作下,新一代的類器官將來或許能像機體真正的組織那樣生長並發揮功能,協助解決癌症等諸多人類疾病裡的疑難雜症。」

生物基因大測序呼喚跨學科合作

「目前,人類已經擁有了大約6000種物種的基因組序列,然而,這個數字尚未達到已知真核生物的0.4%。而在這6000種物種中,質量足夠好的、基因組進化特徵被完全理解的還不超過500種。」2011年沃爾夫農業獎得主、「地球生物基因組計劃」(Earth BioGenome Project,EBP)負責人哈裡斯·李文(Harris Lewin)表示,在自己的研究領域中,高質量基因組序列的數量仍然非常有限。「我們必須對所有生命進行排序,才能完全理解生命的起源,也才能更加明確對地球上的生命而言,未來應該是怎麼樣的。」

李文認為,要完成地球上所有生命的生物排序,首先需要的是在高流量測序領域獲得重大的突破,而這一點又必須仰仗於超大規模的測序。「想要擁有這項技術,就一定要擁有跨學科的背景來共同合作。因此,我們需要人工智慧和機器學習來理解這些基因組的功能,需要不斷地更加了解前沿的科技。」

和李文一樣,不少科學家認為,未來,學科的邊界將變得越來越模糊,跨學科合作會越來越多。2005年京都基礎科學獎得主西蒙·萊文說,新冠肺炎疫情的爆發,讓不同學科的科學家團結合作,共同應對這一全人類面臨的問題。「這其中,不僅僅有公共衛生領域的專家,也有傳染病、物理、生物、社會科學、經濟學等領域的專家學者。在未來,氣候變暖、疫情爆發等人類面臨的共同問題,都將給未來的科學研究帶來挑戰,如果沒有跨學科的努力,將無法解決這些難題。」

來源: 新民晚報(記者 馬丹)

編輯:龔紫珺

【來源:新民晚報】

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