蒲慕明院士做客第九十期“院士大讲堂”:大脑的可塑性

  • 代闯闯
  • 日期:2020-11-07
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       10月26日下午3点,由中国科学院大学(以下简称“国科大”)学生会主办的第九十期“院士大讲堂”活动在国科大雁栖湖校区东区礼堂拉开帷幕。中国科学院院士、中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心(神经科学研究所)学术主任蒲慕明老师为同学们带来了关于“大脑可塑性”的讲座,受到学生热烈欢迎。

      蒲慕明从大脑皮层和神经元的基本结构出发,切入本次讲座的主题——大脑的可塑性:从突触到认知。

       首先,蒲慕明解释了可塑性的概念:可塑性是指神经系统在内在或外在因素影响之下,转变为另一个构造态或功能态。大多数人体组织往往趋于维持稳态,但是在神经系统中,稳态性和可塑性都十分重要,可塑性是大脑认知功能的基础,这也是神经系统的特性。我们正常的学习、记忆和认知等都是大脑可塑性的体现。但是,可塑性有时也会失常,使精神、记忆或认知出现异常。可塑性有利有弊,例如大脑受伤后恢复功能是适应性可塑性,而成瘾是危害性可塑性。

  电活动可以使大脑从一种状态转变为另一种状态,而突触则是神经元之间传递冲动的接触结构。在这一过程中发生了神经元和突触结构功能的变化。那么,从突触到认知的变化是怎样发生的呢? 

  蒲慕明从突触可塑性的首次发现讲起,介绍了突触研究领域中的两大标志性研究成果:1941年,冯德培在北京首次发现了突触可塑性,开创了可塑性的领域。之后赫伯提出:同步的电活动可造成突触加强或稳固,不同步电活动可造成突触削弱或消失。

  在这里,蒲慕明院士还谈到了短期记忆如何转变为长期记忆,指出了在学习过程中重复的重要性。一次性的大量学习不如多次的少量学习,而最佳重复间隔可以获得最好的学习效果。同时,他还提到,目前的人工智能并没有记忆消逝或巩固机制,因此研究神经科学对下一代人工智能具有重要意义。

  蒲慕明介绍了中国现代脑科学先驱张香桐及其理论:树突棘可以作为调节突触传递效率的结构。通过恐惧记忆研究长期记忆的实验发现:在人脑发育过程中,突触密度会发生变化。研究指出,发育期是神经网络的构建期,成年期是神经网络的成熟期,这两个阶段神经网络具有不同的可塑性。发育期有神经网络的大幅度修剪,经验是主导修剪的主要因素。成熟期神经网络只有有限的修剪,并使得已获得的经验保存下来,这也是人体神经网络的巧妙之处。

  在互动环节,蒲慕明院士以画和曲子为基础展开并介绍了赫伯细胞群假说和记忆的时序性。这一环节不仅调动了同学们了积极性,也加深了对讲述内容的理解。现场气氛热烈,同学们多次为蒲院士的精妙讲解鼓掌喝彩。

  在讲述过程中蒲慕明院士多次提到,我国上一代神经学家在艰难困苦的环境中做出了巨大的建树,当代研究者望尘莫及。他也以此激励当代研究者们努力科研,早日有所贡献。

  讲座结束后,来自不同学科背景的同学们热情提问,蒲慕明对提出的大脑记忆的清除作用、胎教的作用、如何预防阿尔兹海默症等问题都作出了细致的解答。

       本次院士大讲堂的举办,使得国科大学子一睹院士风采、了解前沿知识的同时,从前辈身上学习科研精神,汲取精神力量,坚定不忘初心、笃志科研的远大志向。