温泉：虫虫总动员，让ta教我们做运动！
10月25日，“我是科学家”将举办第28期活动
“AI：人工智能，或者爱”
本期演讲嘉宾
温泉
中国科学技术大学生命科学学院教授
合肥微尺度物质科学国家研究中心教授
《虫虫总动员，让ta教我们做运动！》
温泉预告视频：
在中国科学技术大学生命科学学院教授温泉眼里，研究神经科学像在汪洋大海中钓鱼。
人的大脑神经元超过100亿个，如果将大脑比作海洋，神经元就是海里数不清的鱼。“你每次只能钓一条鱼，然后分析钓到什么鱼。根据这些信息，你就猜测或许海里的鱼大部分都是这种情况。”
想要研究清楚大脑里每一个神经元，无异于摸清海里每一条鱼，所以温泉跟许多神经科学家一样，选择小动物模型作为切入点。“比如说有300个神经元的秀丽线虫，或者10万个神经元的斑马鱼，因为进化的缘故，我们和这些小动物之间，有很多共通的地方。”
秀丽线虫幼虫头部的神经元，由导入的绿色荧光蛋白显色。| Wikimedia Commons, Heiti Paves / CC BY-SA(https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)
“人类有某种情绪时会释放神经递质，比如多巴胺、五羟色胺。小动物虽然不会说话，不会表达幸福、抑郁、悲伤等情绪，但却拥有相同的神经递质。”温泉希望，藉由简单的动物模型，寻找背后生物共通的规律，从而理解更复杂的人类思维，以及终极哲学问题——
“大脑是怎么工作的？什么是意识？什么是思维？我们有没有自由意志？我们如何控制人类的行为？”这些问题从亚里士多德时代就被哲学家提出，然而苦于没有寻求答案的手段，所以科学家所能做的是暂时对这些问题置之不理。
20世纪90年代后，随着神经科学领域的飞速发展，人类开始逐渐掌握寻求这些答案的技术。“比如，为了研究秀丽线虫的运动控制，我们需要定量地描述它的运动方式——拍摄它运动的图像，然后分析、抽取这些运动图像当中的模式，这中间就用到很多图像处理、机器学习等技术。”
了解了秀丽线虫运动机制后，温泉团队尝试反过来操控神经元，从而控制秀丽线虫的运动。“通过用不同颜色的光来刺激单个神经元，设计人员可以控制，让它动还是停，前进还是后退，以及更精细的运动模式。”
温泉希望这项技术，能帮助行走或者运动有障碍的病人。“如果你有办法记录人脑区的神经元活动，知道他想做什么，然后再去刺激相应的脑区，就能帮助他完成那些动作，这是一件非常有意义的事。”
除了秀丽线虫，温泉的实验室也研究斑马鱼。“它的神经元数目更多，是秀丽线虫几个数量级以上。我们很好奇，一旦有这么多神经元参与，做某些事情时，会不会有新的模式。就好像，一个只有300人的公司和10万人的企业，他们的工作方式或者管理方式，肯定会有很大不同。”
一条成年雌性斑马鱼 | Wikimedia Commons, Azul
“我们现在还处于研究的早期阶段，在斑马鱼捕食过程中，我们观测到了全脑中大部分神经元的活动。但是这个数据量非常庞大，要处理这些数据，从中找到规律，可能要发展新的数学、理论、或者数据处理方式。”温泉介绍，这是一个非常跨学科的项目，从转基因斑马鱼、图像处理，到数据建模，需要各个领域的人参与，“或许，我们的工作为未来研究更复杂的系统，奠定了很好的基础。”
虽然斑马鱼项目还在初期，但温泉表示这是一个非常令人振奋的方向。“我比较希望能做新的领域，有很多问题可以挖掘。”
在温泉眼里，科学家做的最主要的一件事是拓宽知识的边界。“我觉得一些花言巧语的东西没必要，只要求真、求实，能拓宽整个人类知识的边界，我觉得就可以了。”
10月25日，欢迎来合肥市科技馆西二楼学术报告厅，听温泉老师讲对小动物施展读心术的故事。
监制：吴欧
策划/编辑：麦芽杨
撰稿：范可鑫
排版：雷昱儿
2020年10月25日14:00-16:30
合肥 · 合肥科技馆西二楼学术报告厅
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