基洛．米辛博的基因改造大腦

我有一個分身 (笑聲) 基洛(台:蓋洛/可羅)博士是一個天才 但也是一個有少許瘋狂的科學家 在《龍珠．人造人傳說》中 如果你細心留意 你可以發現他的頭蓋骨被換掉了 並以一個玻璃罩蓋著 因此，他的腦部運作可被看見 亦可以光學控制 這實在就是我所做的 -- 光學操控思想

(笑聲)

但與我的攣生兄弟不同 他貪戀操控世界 我的動機並不邪惡 我控制腦部 是希望可以了解它的運作 現在，你或許會說 你怎可以直接操控腦部的運作 而沒有先了解它的運作呢? 這不是本末倒置嗎? 很多腦神經科學家會同意這個懷疑 但也相信從精細的觀察和分析中 他們將會更了解腦部的運作 他們說:如果我們可以記錄腦神經的活動 我們即可了解腦部的運作 但是，請試想他們的理據 即使我們可以量度 每一個細胞、每一刻的活動 我們也需要解釋 所記錄的神經細胞活動規律 這是很困難的 我們了解這些規律的機會不大 就像我們不知道為何腦部會製造它們

看一看這腦部的活動 在這個模擬中，每一個黑點 是一個神經細胞 那些點是可見的 每當一個細胞發出一個電子脈衝 這裏有一萬個神經細胞 你現在看到的是 蟑螂腦部的百分之一 你們的腦部有大概有一億倍 的複雜 在這個的圖案中，有一部分 代表你 你的感知 你的情緒，你的記億 你對將來的計劃 但是我們無法得知哪裏 因為我們不懂得去為這些圖案解碼 我們不了解大腦所用的編碼 要有進展 我們需要解碼 但怎樣解碼呢? 一個富有經驗的密碼破譯員會告訴你 要解開符號的真正意義 我們必須能夠使用它們 以我們的意願重新組合它們 所以，在這個情況下 要獲取蘊含在這個圖案 當中的信息 光是觀察是不能實現的 我們需要重新組合這些圖案 換句話說 單單記錄神經細胞的活動並不可取 我們需要控制這些圖案 我們無須控制 腦中所有神經細胞的活動，一些就足夠 對神經細胞的活動干預愈多，效果愈佳 我將在往後的時間為你展示 我們怎樣達到所需的精確度

因為我個人比較現實，而非華而不實 我不會宣稱能夠操控神經細胞的功能 會一次揭開所有關於神經細胞的奧秘 但是我們的確會從中學到很多 現在，我絕不是 世上第一個發現 干預神經細胞運作的後果多麼強大的人 歷史上，嘗試 去改變神經系統的機能 有長久且卓越的效果 在至少二百年前就有這樣的例子 從伽伐尼(Galvani)著名的實驗 十八世紀開始，一直就出現 伽伐尼證明，只要他把青蛙的腰神經 接上電流 青蛙的腳會抽搐 這個實驗首次，並從根本顯示 一個神經訊號的事實: 這些訊號是以 電子脈衝的方式編寫的 伽伐尼嘗試 以電極探究神經系統 即使以今天的科技來說，都是最先進領前的 雖然當中有相當的缺陷 將電線接到腦部上，顯然是相當殘忍的 這樣的設計也難實踐於走動的動物上 當中亦有物理上的限制 只有少量的電線 能夠同時安插在腦部

因此，在上世紀末 我開始思考 如果這樣的邏輯能得到認同，並反過來思考 那就好了 我們沒有把電線 接到腦部的某一點 反而是以生物工程改造腦部 令某些神經系統的組件 能夠感應擴散的廣播訊號 好像一束的閃光 這樣的方式會確實地，很迅速地 解決很多科學發現的障礙 第一，明顯地這是無創傷性的、 無線的傳輸方法 第二，就像無線電廣播 你可以跟很多訊號接收者同時溝通 但是你並不需要知道那些接收器所在的地點 再者，訊號接收者的活動也不會妨礙接收 情況就像車子中的收音機 我們的情況更理想 我們可以用 DNA 編碼的物料 裝配這些接收器 以致每一個神經細胞 都有正確的基因構造 它們會自然產生出一個接收器 讓我們能夠控制這些功能 我希望你會欣賞 這概念的 美麗樸實 這裏沒有高科技的小玩意 只有生物理論推展出的生物理論

現在，我們不妨一看這些不可思議的接收器 我們把鏡頭拉近到一個紫色的神經細胞 我們可以看到它的細胞外膜 佈滿著微細的氣孔 這些氣孔能夠讓電流通過 以及負責 為神經系統傳遞信息 但是你看到的是一些特別的氣孔 他們結合光感應受體 這些光感應受體跟你眼裏的很相似 只要一束閃光射在這些光感應受體 那些氣孔便會打開，電流亦會隨之而開啟 那神經細胞便會發出電子脈衝 因為那些光驅動氣孔是以編寫在 DNA 裏 我們可以達到無比的精確性 這是因為 雖然我們身體裏的每一個細胞 都藏有同樣的基因 在不同細胞裡，不同組合的基因 能被開啟或關掉 你可以利用這個原理去令 只有部分的神經細胞 藏有我們設計的光驅動氣孔，而其他沒有 在這個卡通中，藍白色的細胞 在左上角的那些 並不會對光有反應 因為它們缺少了光驅動氣孔 這個方法運作得非常好 我們可以用光把純淨的人工訊息 直接編寫到腦部 在這個例子中，每一個電子脈衝 每一個痕跡的偏差 都是起源於一束短暫的光脈衝 同時，這個方法也 適用於行走的動物身上

這是同類實驗中的第一個 可說是光學版本的伽伐尼實驗 這是六至七年前的事 我當時的研究生蘇珊娜．利馬負責這實驗 蘇珊娜改變左邊那果蠅的基因 令二十萬神經細胞中的其中兩個 出現光驅動氣孔 你相當熟悉這些神經細胞 因為它們就是那些煩擾你的神經細胞 在你嘗試拍打它的時候 它們刺激逃跑反射作用 繼而令果蠅飛上空中和飛走 你可以看到，一陣閃光跟拍打的動作有著同樣的效果 那動物跳起，伸展翅膀，震動它們 但它們不能飛離地面 因為這果蠅被夾在兩片玻璃的中間 要保證令果蠅展翅的 並非因為果蠅見到那道閃光 蘇珊娜做了一個簡單 但直截了當的實驗 她把果蠅的頭切掉 這些無頭的身體可以生存約一天 但它們並不會有太多活動 它們會站著 並替自己梳理 因此，斷頭之後，能夠保存下來好像只有虛榮心 (笑聲) 無論如何，等會你將會看到 蘇珊娜能夠啟動果蠅的逃走運動神經 這相等於果蠅的脊椎 以及令一些無頭的身體 離地及飛走 明顯地，它們不能走多遠 自我們開始嘗試後 光遺傳學這個領域就一觸即發 現時，數以百計的實驗室 正使用這個方法

這些年來，我們取得了進展 從伽伐尼及蘇珊娜第一步 令動物抽搐或跳動 現在我們能夠 徹底地干擾它們的心理 在我最後的例子中，我將會為你展示 一個老生常談的問題 生命就是一連串的決擇 常存的壓力，迫使我們下一步的行動 我們以頭腦去處理這些壓力 以及在我們頭腦中的決策中心 我會形容這個決策中心為「行者」 這個行者執行一個政策 政策會考慮到周遭環境的因素 和我們生活的背景 我們的行為改變環境，或情景 而這些改變會反饋到我們的決策迴路

現在我把神經生物的物質 加插到這個模型中 我們建造了一個一維的空間 把我們心愛的實驗對象，果蠅，放進去 兩幢玻璃管中的每一個室裏 都放有一隻果蠅 左右兩邊室中 瀰漫著兩種不同的氣味 監視器會一直監察著 看著果蠅來回踱步 這裏有一些錄到的片段 當一隻果蠅到達室的中間 兩種氣味會交錯 果蠅必須作出決定 它要決定回頭 留在同一種氣味中 又或者跨過中線 嘗試新事物 這顯然是一個 「行者」政策的反映 以我們的果蠅，這樣有智慧的生物來說 這個政策並非刻在石板上永遠不變的 它會根據生物的經驗而轉變 我們可以將這一個 有關適應的智能元素加進我們的模型裏 我們要假設果蠅的腦裏 不只有「行者」 也有不同組合的細胞 包括一個「批評家」，不斷地 為「行者」的決定提出意見 你可以想像成是種嘮叨的內在聲音 就把它當成是腦裏的 天主教教會吧 如果你跟我一樣是奧地利人 或可以把它當成佛洛依德所說的「超我」 或你是猶太人，可以把它當成「母親大人」

(笑聲)

現在，明顯的 「批評家」在我們的智力系統中 是一個重要的組成部分 所以，我們希望可以確認 這些細胞在果蠅的腦部 扮演著「批評家」的角色 我們實驗的邏輯不太花巧 我們的假設是: 若我們能夠無線遙控 驅動「批評家」的細胞 我們應該可以，人工地，不斷煩擾「行者」 使它改變它的政策 換句話說 那這飛蠅應該能夠從錯誤中學習 它們會認為自己做錯了決定 即使它們其實沒有 我們培植了一些果蠅 它們的腦部被隨機地安置了 一些可以光驅動的細胞 我們拿出這些果蠅 給予它們決策的機會 每當它們作出兩選一的決定時 選到一種氣味 在這個情況中，它選了藍色而非橙色的那種 我們就亮燈 如果「批評家」在光驅動細胞中 這種干擾的結果是 果蠅會改變它的政策 這果蠅會學習避免 那種受光學加強的氣味

這裏有兩個不同情況 我們比較兩個品種的果蠅 它們的腦部分別擁有 大概一百個可光驅動的細胞 在這裏以綠色來顯示 兩組細胞的相同之處 在於它們都會製造神經遞質多巴胺 但是製造多巴胺細胞 的分佈 在左右兩邊的腦部中，顯然在不同的位置 光學驅動的 大概一百多個細胞 在兩個不同品種的果蠅裏 發揮著戲劇性的不同效果 如果你先看它們的行為 右邊的果蠅 你可以看到，當它到達室的中心點 兩種氣味的交匯處 它會一直走過去，就像從前一樣 它的行為完全沒有受光學驅動的細胞影響 但是另一邊廂的果蠅，情況就大不同了 每當它來到中心點 它會停下 謹慎地審視氣味的接合點 就好像要打探周遭的環境 然後它會回頭 這證明「行者」實施的那種政策 包括躲開另一端的氣味 該種氣味是從右邊室散發過來的 這說明「批評家」 對果蠅說: 不要跨過去 這說明在左邊的果蠅中，「批評家」 藏身在那些能夠製造多巴胺的細胞裏 但不存在於(能製造多巴胺的細胞)右邊的果蠅中

透過很多這樣的實驗 我們能夠縮窄 「批評家」的位置及身分 到只有十二個細胞 這十二個細胞，綠色部分 它們對一個腦結構發出訊號 它叫做「蘑菇體」 在這裏我以灰色呈現出來 我們從模型中知道 那個在「批評家」末端 接收著批評的腦結構，就是「行者」 這個結構提出 蘑菇體對於「行者」的決策 起著一定的作用 對於我們對蘑菇體的了解 這是完全能夠想像的 事實上，這非常合理 令我們能夠建構一個電子玩具線路 用以模擬果蠅的行為 這個電子玩具線路中 蘑菇體的細胞以 排成直線的藍色LED(發光二極體)來表示 於線路的正中心 這些LED有接上感應器 用以探測空氣中的氣味分子 不同的氣味都會驅動不同組合的感應器 再驅動 蘑菇體中不同的氣味檢測器 所以在果蠅駕駛室中的飛行員 「行者」 可以知道哪一種氣味存在 只要看看哪顆藍色LED燈亮起來就行了

「行者」得到這個訊息後 視乎它的政策 這些政策都以關聯的強度來儲存 於氣味檢測器 與運動神經之間 這驅動了果蠅的逃亡行為 如果關聯性弱，運動神經會保持關上 那果蠅會繼續往那氣味進發 如果關聯性強，運動神經會啟動 那果蠅會轉身 現在有一個情況 就是當運動神經保持關上 那果蠅繼續前行 接著，它遭受一些痛苦的後果 例如遭電擊 在這樣的情況下 我們可以預期「批評家」會發聲 並告訴「行者」 要改變它的政策 我們人工地製造這樣的一個情境 以一束光啟動「批評家」 這樣就可以加強 正在起作用的氣味檢測細胞 與運動神經之間的關聯 所以，下一次 當果蠅再面對同樣的氣味時 關聯性將會有足夠的強度去啟動運動神經 以及引發一個迴避策略

不知道各位覺得如何 但我覺得這樣的實驗很令人興奮 虛無的心理學概念 揮發並引出 一個對思維方式在物理學上、機能上的理解 雖然這只是發生在果蠅的腦部 這是一個好消息 另一個好消息 至少是對於一個科學家來說 就是世界上還有很多尚待發掘的東西 在我告訴你的實驗裏 我們發掘出「批評家」的真正身分 但是我們還不知道 「批評家」怎樣完成它的工作 試想，在沒有老師或母親告訴你的情況下 要知道你自己犯錯 是一件不容易的事 電腦科學以及 人工智能的領域上有一些想法 就是要想出這件事怎樣可以發生 但是我們還沒有解決 任何這樣的一個難題 為甚麼在生物中 智慧會在物理層面的 互動中形成 我想，在不久的將來我們會找到答案

謝謝

(掌聲)