在“讀腦術(shù)”上不斷奮進(jìn)

陳 言

宇宙有沒(méi)有邊際?人的智慧能否不斷增進(jìn)，以至徹底理解全宇宙的奧秘?走進(jìn)日本的書(shū)店，一個(gè)與中國(guó)很不一樣的感覺(jué)是，這里關(guān)于大腦的研究著作、科普書(shū)籍特別的多，著名評(píng)論家在這方面的評(píng)論引人注目。打開(kāi)電視，經(jīng)常能收看到大腦研究方面的消息，一些專(zhuān)題節(jié)目通過(guò)圖像、事例把大腦研究方面的成果非常詳細(xì)地介紹了出來(lái)。

有一位在大腦研究方面出類(lèi)拔萃的專(zhuān)家，在日本享有很高的聲望，他就是日立制作所專(zhuān)員小泉英明。

小泉英明在2005年獲得過(guò)諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的提名。他在1976年發(fā)明了偏光原子吸收測(cè)定法，以后又發(fā)明了在醫(yī)院及實(shí)驗(yàn)室大量使用的核磁共振儀，近年研制了測(cè)試大腦活動(dòng)的腦血液量測(cè)定裝置。小泉專(zhuān)員的每項(xiàng)發(fā)明，既給日立公司的業(yè)務(wù)開(kāi)拓出新的領(lǐng)域，也為人類(lèi)克服疾病、發(fā)展智慧起了很重要的作用。

小泉非常關(guān)心中國(guó)，“我每年都會(huì)來(lái)中國(guó)幾次?！彼麑?duì)記者說(shuō)。2008年12月，日立在武漢舉辦日立展時(shí)，2008年第三次來(lái)到中國(guó)的小泉專(zhuān)員接受了記者的專(zhuān)訪。

70年代，從開(kāi)發(fā)水銀測(cè)定裝置開(kāi)始做起

“絕對(duì)要有實(shí)用價(jià)值，這是我從事研發(fā)時(shí)的一個(gè)理念?！毙∪⒚髡f(shuō)。

1971年，小泉大學(xué)畢業(yè)，幾經(jīng)周折進(jìn)入日立制作所的一個(gè)工廠。上個(gè)世紀(jì)60年代，日本社會(huì)上工業(yè)污染日益嚴(yán)重，日本一些地方發(fā)生了嚴(yán)重的水銀中毒現(xiàn)象。

“我進(jìn)入日立后的第一份工作，就是開(kāi)發(fā)水銀測(cè)定裝置?！毙∪獙?zhuān)員說(shuō)。水銀病又稱(chēng)“水俁病”，是日本水俁地區(qū)出現(xiàn)的一種怪病，當(dāng)時(shí)就有學(xué)者懷疑此病與水銀有關(guān)，但測(cè)量人體內(nèi)的微量水銀含量并不容易。當(dāng)時(shí)日立制作所有生產(chǎn)測(cè)試裝置的工廠，但并不生產(chǎn)水銀測(cè)試儀。小泉?jiǎng)倓傔M(jìn)入公司不久，上面命令他在一年時(shí)間內(nèi)開(kāi)發(fā)出能夠?qū)γl(fā)中的水銀含有量進(jìn)行定量分析的設(shè)備。“日本社會(huì)非常需要對(duì)人體內(nèi)含有的微量水銀做出迅速準(zhǔn)確的檢測(cè)設(shè)備。日立作為一家技術(shù)型大企業(yè)，義不容辭地要開(kāi)發(fā)出這個(gè)設(shè)備來(lái)?！背跎俨慌禄?，小泉承擔(dān)下了這項(xiàng)任務(wù)。

問(wèn)題在于該如何找到測(cè)試方法。小泉通過(guò)查找各種論文，知道美國(guó)加利福尼亞大學(xué)在科學(xué)雜志上發(fā)表過(guò)使用水銀同位體進(jìn)行測(cè)試的方法。早在1902年獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的荷蘭學(xué)者塞曼，就發(fā)現(xiàn)了這個(gè)測(cè)試方法，但該如何把這個(gè)方法用在實(shí)處，卻沒(méi)有人做這個(gè)嘗試。

“因?yàn)檎l(shuí)都知道使用同位體來(lái)進(jìn)行具體的測(cè)試非常困難，但我沒(méi)有在困難面前低下頭，反復(fù)進(jìn)行了塞曼效果的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，最后我很幸運(yùn)地找到了能夠在一分鐘內(nèi)測(cè)試出一根毛發(fā)中極微量水銀的定量分析原理?！毙∪f(shuō)。這個(gè)原理就是他在1975年發(fā)表的“自然水銀塞曼法”。

如今在檢測(cè)水銀含有量時(shí)，不僅是毛發(fā)可以用這個(gè)原理去測(cè)量，海中魚(yú)類(lèi)、糧食作物、古代木乃伊等等含有的水銀，都能夠非常簡(jiǎn)便地用這個(gè)方法測(cè)試出來(lái)。

有了這個(gè)測(cè)試方法后，小泉把定量分析的對(duì)象擴(kuò)大到了所有元素，找出了“偏光塞曼原子吸光法”。1985年，小泉的這個(gè)測(cè)試法被選為日本近代化百年中“具有代表意義的50個(gè)專(zhuān)利”之一。

“30年過(guò)去了，使用我發(fā)現(xiàn)的原理制作出的偏光塞曼原子吸光光度計(jì)銷(xiāo)售出了一萬(wàn)臺(tái)。到目前為止，日立一直在原子吸光光度計(jì)方面占有最高市場(chǎng)比率。光度計(jì)換過(guò)幾個(gè)版本，但核心部分從未變動(dòng)過(guò)。”

80年代，挑戰(zhàn)核磁共振

到了上個(gè)世紀(jì)80年代，小泉英明開(kāi)始挑戰(zhàn)核磁共振成像技術(shù)。

“前后花了十年時(shí)間，我們才讓這項(xiàng)技術(shù)走向?qū)嵱??！痹?0年代，核磁共振還屬剛應(yīng)用在醫(yī)療方面的新技術(shù)。1986年。在小泉的帶領(lǐng)下。日立首次研發(fā)出了日本國(guó)產(chǎn)第一臺(tái)超導(dǎo)核磁共振產(chǎn)品(磁場(chǎng)強(qiáng)度為0.5T)。

這樣的技術(shù)只能在日立制作所這樣的公司中產(chǎn)生?！霸谄髽I(yè)內(nèi)的研發(fā)，需要有一個(gè)比較寬松的研究環(huán)境，同時(shí)還需要有一定的資金支持。日立能夠同時(shí)提供給我這兩個(gè)條件。”小泉專(zhuān)員，社會(huì)上有很多風(fēng)險(xiǎn)企業(yè)，那里的研究氛圍可以說(shuō)非常自由，但往往沒(méi)有經(jīng)費(fèi)上的支持，難以從事一項(xiàng)長(zhǎng)達(dá)十年的研發(fā)?！翱偛?、董事長(zhǎng)級(jí)別的人。需要思考10年、20年以后的企業(yè)該如何經(jīng)營(yíng)，需要尋找新的增長(zhǎng)點(diǎn)。對(duì)于我的研發(fā)，日立公司的歷代總裁、董事長(zhǎng)都持支持的態(tài)度，也讓我最終拿出了產(chǎn)品。”

小泉專(zhuān)員本人則特別強(qiáng)調(diào)“產(chǎn)品的實(shí)用性”。他對(duì)研究核磁共振當(dāng)然非常有興趣，夜以繼日地做研究。但“實(shí)用性”一直是他心中的一件大事。在研發(fā)時(shí)，小泉專(zhuān)員主張成果要能為企業(yè)開(kāi)拓新的業(yè)務(wù)領(lǐng)域做貢獻(xiàn)，能有利于社會(huì)發(fā)展。并沒(méi)有因?yàn)樽约阂呀?jīng)在水銀檢測(cè)方面做出了突出貢獻(xiàn)，就天天沉迷于自己的興趣中。在核磁共振方面的研發(fā)。世界上幾個(gè)國(guó)家基本上是同時(shí)進(jìn)行的，日本國(guó)內(nèi)也并非只有日立一家在做。能先于其他企業(yè)拿出研究成果，能在有了研究成果之后，迅速轉(zhuǎn)為產(chǎn)品，旋即占領(lǐng)日本及世界主要市場(chǎng)，這些與小泉專(zhuān)員的“實(shí)用性”理念分不開(kāi)。

90年代，專(zhuān)攻腦部測(cè)定技術(shù)

在核磁共振的研究上取得重大突破。產(chǎn)品占領(lǐng)了世界上的主要市場(chǎng)后，1992年，小泉開(kāi)始與東京大學(xué)等合作。開(kāi)發(fā)出可以測(cè)試大腦功能的核磁共振裝置，使用這個(gè)裝置，可以將“想象”、“回憶”等人類(lèi)主觀精神活動(dòng)。通過(guò)圖像的方式顯示出來(lái)?！白x腦術(shù)”的研發(fā)就是從這個(gè)時(shí)候開(kāi)始的。

這項(xiàng)研發(fā)同樣為了解決一個(gè)非?，F(xiàn)實(shí)的問(wèn)題。特別嚴(yán)重的重癥肌無(wú)力(ALS-肌萎縮側(cè)索硬化癥)患者，不能和周邊的人進(jìn)行語(yǔ)言交流，但患者本人能聽(tīng)得見(jiàn)別人對(duì)他的談話。有清醒的意識(shí)。開(kāi)發(fā)一種設(shè)備，讓護(hù)理的人能與患者交流，這成為了小泉專(zhuān)員的一個(gè)新研發(fā)目標(biāo)。

2000年前后。測(cè)試腦波的腦功能定量成像裝置已經(jīng)有了相當(dāng)高的精度。大腦的血流量，在平靜時(shí)與活動(dòng)時(shí)有著顯著的不同，回答問(wèn)題時(shí)，大腦要經(jīng)過(guò)一番演算后，得出肯定、否定等答案。美國(guó)對(duì)大腦的活動(dòng)狀態(tài)，就是通過(guò)電磁裝置來(lái)測(cè)試的，每次測(cè)量需要在頭部裝上電極。這給患者帶來(lái)巨大的不便。但使用了腦功能定量成像裝置，只是在人的額頭加一個(gè)簡(jiǎn)單的傳感器，患者的負(fù)擔(dān)一下子減輕了很多。

通過(guò)對(duì)腦血流的變化形態(tài)的研究，日立制作所開(kāi)發(fā)出判斷贊成或反對(duì)的特定腦波，研制了ALS患者腦血液量測(cè)定裝置，讓護(hù)理者與ALS患者能夠一定程度地進(jìn)行溝通了。

很快，腦功能定量成像技術(shù)還拓展了新的用途。過(guò)去嬰幼兒的腦功能是很難測(cè)繪的，但現(xiàn)在已經(jīng)完全可以做到。新儀器在學(xué)習(xí)、教育方面的應(yīng)用也在不斷拓展之中。

進(jìn)入21世紀(jì)，在讀腦術(shù)上不斷奮進(jìn)

小泉英明說(shuō)：“20世紀(jì)是要素還原論取得巨大成功的時(shí)代，但到了21世紀(jì)，俯瞰全球，統(tǒng)合論將會(huì)統(tǒng)治世界?！蓖ㄟ^(guò)對(duì)大腦的研究，小泉認(rèn)為知識(shí)作為橋梁、渠道的融合作用越來(lái)越大，在很多完全不相同的領(lǐng)域。通過(guò)融合就能產(chǎn)生出新科學(xué)技術(shù)、新的產(chǎn)業(yè)?！巴ㄟ^(guò)研究與實(shí)踐現(xiàn)場(chǎng)的融合，我們追求的最大目標(biāo)將是人類(lèi)的安寧及更加美好的生存?！?/p>

重視知識(shí)的橋梁作用，小泉把研究的重點(diǎn)放在了“腦科學(xué)與教育”上了。他說(shuō)：“從DNA的排序上看。人類(lèi)與黑猩猩在排序上僅有1％的不同，但在前頭前野部分，人比黑猩猩多出了一倍。”小泉認(rèn)為，這具有決定性的不同，讓人具有了語(yǔ)言能力、制造復(fù)雜機(jī)械的能力。“慈愛(ài)、憎惡等高層次的感情，是人類(lèi)區(qū)別于其他動(dòng)物的最大特征?！毙∪f(shuō)。

如此發(fā)達(dá)的人類(lèi)大腦，在大腦皮質(zhì)中大約有140億個(gè)神經(jīng)細(xì)胞，每個(gè)細(xì)胞又有一千或一萬(wàn)個(gè)神經(jīng)及神經(jīng)的接續(xù)部，最開(kāi)始這些是由遺傳來(lái)組成一個(gè)大致的形狀，以后在環(huán)境的不斷刺激下，神經(jīng)開(kāi)始在腦中尋求最佳化，這些在嬰幼兒的時(shí)候，反映得特別強(qiáng)烈。

“從外部進(jìn)入的信息通過(guò)神經(jīng)系統(tǒng)的重新組合，作為記憶留存了下來(lái)，這個(gè)過(guò)程就是學(xué)習(xí)。我認(rèn)為，學(xué)習(xí)是由于受到外部環(huán)境的刺激，是重新構(gòu)筑中樞神經(jīng)系統(tǒng)的過(guò)程。而教育則是對(duì)這個(gè)外部刺激進(jìn)行控制和補(bǔ)充的過(guò)程?！毙∪眠@個(gè)新的定義，來(lái)闡述了學(xué)習(xí)與教育的關(guān)系。

在這種對(duì)學(xué)習(xí)及教育的理解之上，小泉要用一種科學(xué)的方式來(lái)作出具體的測(cè)試。他覺(jué)得自己研究的核磁共振、腦血液量測(cè)定裝置能夠把這些數(shù)據(jù)化?！澳X血液量測(cè)定裝置能夠測(cè)最神經(jīng)活動(dòng)誘發(fā)的血液量的變化及血液的氧化狀態(tài)。使用這個(gè)裝置，能夠在自然條件下測(cè)量嬰幼兒、成人的大腦活動(dòng)狀況?！?/p>

今年已經(jīng)63歲的小泉英明專(zhuān)員正在以更大的熱情研究讀腦術(shù)，他希望通過(guò)加深對(duì)人腦的理解。讓企業(yè)、社會(huì)有一個(gè)新的進(jìn)步。而日本社會(huì)已經(jīng)非常關(guān)注他的成果。