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当您为药物进行药物试验时，许多患者会因副作用而退出。但对于脑刺激，患者非常渴望，他们基本上会回来接受更多的脑刺激。而且由于副作用，您在药物试验中看不到这种情况。它看起来像一副耳机。所以您看到的是固定在耳朵里的移植部分，蓝色的部分正在发射超声波。超声波正在激活位于耳朵周围的迷走神经的一部分，而这种迷走神经刺激随后会激活副交感神经系统。您会获得广泛的益处。人们睡得更好。所以每天使用该设备 5 分钟，一周后焦虑程度就已下降 30% 以上，几周后下降 50% 以上。在接下来的 5 年里，我认为这将改变临床实践。所以有一位精神科医生基本上说，未来每位精神科医生办公室里都会有一张沙发和一台脑刺激设备。感谢您加入改变世界的印度首个未来科技与可持续发展播客。我是主持人埃迪·阿维，今天我将与神经信息学和大脑连接领域的顶尖专家、诺丁汉大学医学院神经信息学教授会面。他是《改变连接术》一书的作者。他的领导职务包括英国信息学主席、英国神经科学协会神经信息学特别兴趣小组主席以及英国国民医疗服务体系（NHS）计算神经病学技术子组主席。奎瑟教授的研究和工作领域包括网络科学、大脑发育模型、神经信息学、计算神经科学、癫痫手术预测、大脑折叠、大脑连接、连接组学以及聚焦超声波在诊断和治疗神经系统和神经发育障碍中的应用。我非常非常感谢您抽出宝贵时间参加播客。您的研究主要集中在连接组学方面。所以，如果您能先解释一下什么是连接组学、人类连接组项目，也许还能概述一下您的书《改变连接组》，那就太好了。好的。嗯，连接组是大脑中所有连接的总集。连接可以是结构性的、功能性的或有效的连接。结构性连接是大脑中的纤维束或单个神经元之间的轴突。功能性连接意味着大脑的两个部分以相似的方式活动。所以，如果您查看活动随时间的变化，两个区域的模式是相似的。因此，如果活动之间存在很强的相关性，您就会说这两个区域之间存在功能性联系。或者最后，您可以查看有效连接，有效连接意味着一个区域影响另一个区域的活动。所以，假设一个区域变得更加活跃，然后另一个区域变得更加活跃或不那么活跃。因此，如果存在因果关系，就会存在有效连接。所以，大脑中所有连接的总集称为连接组，这个术语最初是由奥拉夫·斯庞斯（Olaf spawns）在 2004 年提出的，并在 2005 年的出版物中使用。您有所有这些不同的组学，如蛋白质组学、基因组学，而您基本上有连接组学，研究大脑和神经系统是如何连接的，对吧？如果您能概述一下您的书《改变连接组》以及自您写这本书（2020 年出版）以来该领域是如何发展的，那就太好了。是的。所以，当我 2002 年攻读博士学位开始研究大脑连接性时，这个领域确实爆炸式发展。全世界只有很少人。所以，也许只有十几位研究人员在这个领域工作。如今，如果您参加神经科学会议，如果您参加例如 MRI 等新成像技术的会议，大部分工作都包含连接组学的一些概念。所以这个领域已经完全爆炸式发展。现在有数千名研究人员在这个领域工作，而在 2002 年，全世界只有十几个人在这个领域工作。我们正从理解人类连接组的总体组织方式，也包括不同脑部疾病的组织方式，转向理解大脑是如何随时间变化的。这正是这本书的主题。《改变连接组》这本书介绍了大脑如何作为一个网络连接起来的概念，以及这些网络的不同特征是如何在大脑发育过程中产生的，以及它们是如何在进化过程中产生的。这些特征有什么用。然后，这些特征在健康发育和自闭症、精神分裂症、抑郁症等神经发育障碍之间有何不同，以及它们在帕金森病和痴呆症等老年病之间有何不同，最后，我们如何通过学习和脑刺激来改变连接组的结构。所以，教授，这个连接组项目，我的意思是人类连接组项目，除了人类连接组项目之外，还有各种努力，例如秀丽隐杆线虫，它有 302 个神经元，已经完全绘制出来，还有果蝇，也完全绘制出来，还有谷歌，它绘制了大脑的一立方毫米，您能解释一下连接组的过程吗？您是如何进行大脑切片然后将其映射到计算机上的？它是如何工作的？这些收集到的连接数据的分辨率有多高？是的。对于秀丽隐杆线虫，它是基于电子显微镜的。所以您基本上将秀丽隐杆线虫切片。它是一种大约 1.4 毫米长的蠕虫。您将整个动物切成小片。使用电子显微镜重建单个细胞的形状，然后您可以追踪神经细胞以及从神经细胞发出的轴突。所以您可以重建不同细胞是如何连接的，这在 80 年代花费了很长时间。所以，完成这种重建真的需要 5 到 10 年的工作。这就是我们所说的微连接组。它是关于单个细胞如何连接的详细信息。当您研究果蝇时，您可以使用一些相似或相关的技术，但当您研究更大的动物时，在这个层面进行重建会花费太长时间。所以我问一位同事，以秀丽隐杆线虫的相同水平重建人脑需要多长时间，即神经元之间的连接，他说需要 40 年，而且这 40 年是假设技术一直在进步，但仍然是 40 年。所以，对于人脑，我们没有关于单个神经元如何连接的详细信息，但我们确实知道大脑区域是如何连接的。所以，您可以将人脑分成大约 100 个大脑区域，然后观察这 100 个区域的连接程度。这就是我们所说的宏连接组，而不是微连接组，而是宏连接组，我们关注大脑的较大结构以及它们是如何连接的。所以，为了重建宏连接组，我们可以使用 MRI 扫描仪中的一种特殊序列，称为扩散成像。这是您在医院或研究所的标准 MRI 扫描仪。您有一个特殊的协议，持续几分钟，然后我们可以重建大脑的不同部分是如何连接的，并且基于这个宏连接组，我们已经可以预测参与者的年龄，误差在正负 8 岁之间，或者预测参与者的智商，误差在正负 3 到 5 个 IQ 点之间。所以，仅仅观察网络的结构就可以提供一些信息，即使我们没有深入到单个神经元和单个轴突的微连接组层面，这真是太有趣了。我的意思是，40 年似乎很长，但以技术发展的速度，我相信时间范围可能会缩短。当您说您正在创建这些连接组时，您试图在结构、功能和有效性方面捕捉人脑的全部数据，除了年龄和其他因素之外，我们还能从中了解什么？我们能从连接组学中学到更多什么？是的。所以，一个观点是，人脑或一般生物大脑与计算机非常不同。所以，即使有人工智能，并且有接近人脑能力的想法，其架构仍然非常不同。所以，我们发现的一个特征是模块化组织。所以，模块化意味着您在一个模块内有许多连接，但与其他网络部分的连接很少。这为您提供了功能专业化。所以，您可以有一个用于视觉处理的模块。所以，您有很多互动来确定外部世界有什么物体，但您不会干扰声音、听觉刺激。所以，您对不同部分有专业化。当您查看人工神经网络时，情况仍然不同。人工神经网络擅长一种模态。所以，例如，它们擅长物体检测。如果您查看闭路电视摄像机，但它们不包含声音，也不包含其他类型的信息。所以，对于生物系统来说，您拥有这些不同的模块，它们处理截然不同的信息，但最终它们都在互动以找出外部世界正在发生什么，这仍然是独特的。所以，模块化组织是生物连接组的一个重要特征，您还拥有分层模块化组织。所以，例如，您有一个用于视觉处理的模块，然后在视觉模块内，您有两个嵌套在里面的较小模块，这些较小模块具有进一步的专业化。所以，人脑中的一个进一步模块是用于物体识别的腹侧通路。所以，例如，您识别咖啡杯的颜色以及它是一个咖啡杯。然后您有一个不同的模块，背侧通路，它与物体的空间位置有关。所以，咖啡杯在桌子上的哪个位置？咖啡杯在移动吗？它会从桌子上掉下来吗？所以，您在不同的分层级别上有进一步的专业化，这确实是生物连接组的特征。对，对。所以，所以教授，当您说您使用这些方法时，无论是模型还是分层方法，您从中获得了什么？这些模型能够预测疾病进展或治疗结果吗？嗯。是的。所以，一个例子是癫痫。如果您查看癫痫的网络组织，并且您查看大脑不同部分之间的功能连接交互，您会发现癫痫患者在模块之间的连接更强。所以，模块通常是信息进一步传播的瓶颈。信息可以轻松地在一个模块内传播，因为模块内有很多交互。但模块之间的连接很少。所以，活动很难在模块之间传播。但对于癫痫患者，他们有更多的模块间连接。所以，活动更容易传播，这正是您在癫痫发作期间看到的情况，即您有一个起始点，然后癫痫活动在大脑中大范围传播。所以，网络组织与您在患者身上看到的之间存在这种联系，并且我们看到了其他特征性差异。如果您查看痴呆症，如果您查看精神分裂症，我们基本上看到了网络变化，这些变化有助于解释为什么这些疾病会发生以及它们对认知有何影响。所以，一个例子是痴呆症，阿尔茨海默病，我们看到髓鞘形成减少。所以，髓鞘包裹在轴突周围，它使活动传播更快。好的。所以，当轴突被很好地隔离时，活动传播的速度是未隔离时的 10 倍。而在痴呆症患者中，我们发现这种隔离有所减少。所以，信息到达需要更长时间。系统中的延迟更长，这可能解释了为什么系统性能不再那么好。所以，当您想到识别外部世界的事物时，您会看到，例如，您有一张脸。所以，您必须识别这张脸，您必须识别这个人的名字。所以，您的大脑有不同的部分在互动，但如果信息没有同时到达，您就无法组合这些信息。所以，如果延迟错误，那么信息就会同时到达。大脑的一部分告诉您，哦，我认识这个人，大脑的另一部分告诉您这个人的名字。但因为这两个部分没有在正确的时间互动，您就无法将它们匹配起来。有趣。教授，您还从事光遗传学方面的工作。您能先解释一下什么是光遗传学吗？以及您是如何利用光遗传学来刺激癫痫的？所以，那是一个为期 7 年的项目，我们试图开发新颖的光遗传学刺激。其想法是长期在人类癫痫患者身上进行测试。我们没有达到人类阶段，但我们在线虫和猕猴身上进行了测试。对于光遗传学刺激，您需要一个植入物。所以，您需要将某些东西插入大脑组织，而这个植入物包含不同的组件。一个组件是正常的电极，用于测量信息。所以，测量大脑中正在发生的事情。其想法是您测量正在进行的活动，并根据此确定何时应该进行刺激。好的。您插入大脑的另一部分是微小的 LED。所以，它们必须非常小，因为您不想过度加热组织。好的。所以，如果您有一个普通的 LED 并打开它，它会过度加热组织，而您不允许组织加热超过 2°C。所以，它必须保持在限制以下。所以，LED 非常非常小。LED 发出的光只能穿透组织大约一毫米。所以，您需要将几个这样的单元插入大脑才能刺激大脑的大部分区域。所以，您通过光遗传学刺激所做的是，您首先将一种病毒注入组织，这种病毒包含改变组织中细胞特性或组织中通道特性的信息。由于特性发生了变化，其中一些通道在您用光照射它们时可以打开。这就是您改变大脑活动的方式。您用光照射，然后根据通道，您可以增加或减少系统中的活动。所以，这是一个非常复杂的过程。您首先注入病毒，您必须等待一段时间，直到它在组织中扩散，然后第二阶段您有一个插入大脑的植入物。所以，所以，尽管实验成功了，我们看到了我们预期的结果，我们看到了系统活动有所减少，但这是一个非常复杂的过程，它让我和他人产生了这样的想法，即我们真正想要的是非侵入性的东西，是无需将任何东西植入大脑的东西。神经系统疾病，这是一个巨大的挑战，全世界有数百万人患有严重的神经系统疾病，从阿尔茨海默病、抑郁症、精神分裂症、唐氏综合征等等。这个名单非常长。但是，科技正在加速发展，神经科学、生物技术、神经技术、脑机接口等技术正在融合。这些技术栈仍处于起步阶段，并且仍然存在问题。是的，我们肯定会讨论非侵入性方法，但侵入性方法是目前能够捕捉到准确分辨率并可能产生更大影响的方法，而不是非侵入性方法。我们将讨论非侵入性方法，但我想谈谈侵入性方法，目前治疗的前沿是什么？使用侵入性方法，这些方法正在对从阿尔茨海默病到抑郁症、帕金森病，再到精神分裂症等各种神经系统疾病产生益处，如果您能谈谈这一点，那就太好了。是的。目前最成功的领域是帕金森病，您有植入的刺激器，然后您基本上可以减少震颤并改善患者的症状。癫痫植入物领域也有电刺激。有些病例用于强迫症。在该领域病例较少。所以，目前的主要领域仍然是帕金森病，以及一般而言的任何运动障碍。但即使是帕金森病，也有受益患者数量的限制。一方面是一些排除标准，另一方面是可进行的が手术数量有限。所以，它受到接受过该手术培训的新外科医生数量的限制。因此，例如在英国，每年只有 400 例深部脑刺激植入手术。如果您选择像耳蜗植入物这样更容易的手术，那么这个比例会更高。但如果您选择深部脑植入，这是一个非常复杂的手术，而且能够进行手术的中心非常非常少。在英国，有 12 个中心，12 家医院能够进行深部脑刺激手术和植入。所以，患者能够受益的数量存在上限。所以，即使我们假设它可能对抑郁症有用，或者可能对共济失调有用。这些疾病影响着很大一部分人口。仅仅基于能够进行手术的中心和外科医生数量，就没有足够的能力来为这部分人群使用植入物。对，对。我希望纳米技术能够减小这些神经设备的大小，我希望我们能够将非侵入性和侵入性方法结合起来。您是推动非侵入性方法的人，并且您专注于聚焦超声神经调控。如果您能谈谈聚焦超声神经调控是什么，以及它如何增加价值，那就太好了。我们对公众和患者进行了一项调查。所以，有 800 名参与者，其中一半是健康的，一半患有精神或大脑健康问题。许多人患有帕金森病，但我们也有抑郁症、精神分裂症和其他疾病。我们问他们更喜欢哪种干预措施？所以，无论是针对患者的疾病，还是针对健康的参与者，如果他们以后患上某种疾病。我们询问了五种不同的技术。一种是药物，这是大多数疾病的大脑和心理健康的标准治疗方法。然后我们有侵入性技术，如植入物，然后我们有三种非侵入性技术。所以，非侵入性电刺激、磁刺激或超声波。在五种技术中，无论是患者还是健康参与者，首选的都是超声波。人们可能只是想到超声波的怀孕扫描。所以，超声波的作用是，它通过头骨和大脑发送声波，声源基本上是弯曲的。所以，它被称为换能器，它是一个弯曲的表面。所以，声波从表面发出，然后在一个点汇聚。所以，基本上在这个所有声波汇聚的点，您会获得超声波产生的最大压力，就像机械波一样，而压力最大的点就是您可以改变大脑活动的地方。所以，您可以减少或增加该焦点区域的大脑活动。与磁刺激或电刺激等其他非侵入性技术相比，超声波的优势在于您可以直接靶向深部脑结构。所以，我们知道对于大多数疾病，深部脑结构都涉及其中，例如海马体、丘脑基底神经节等。所以，您可以直接针对这些深部脑结构。多么有趣啊！因为我认为声音被严重低估了。因为我个人是一名音乐家，我曾经长时间演奏音乐，我一直对这些克拉尼板或这些共振现象很着迷，您知道，您有一个金属板，然后您放上盐或沙子，然后您演奏特定的频率，或者您有一个小提琴弓，您尝试在某些频率上演奏，然后这些盐或沙子会自行排列成这些极其优雅、美丽的几何图案。所以，显然有什么东西在深处发生。如果您能详细说明这一点，那就太好了。您提到，通过所有这些方法，即您提到的药物、侵入性和三种非侵入性方法，即磁性、电性和超声波，超声波似乎是最有益的。800 名参与者。我敢肯定，一定有一些临床结果。我是说，您有什么想分享的关于这 800 名参与者的益处以及这些益处是什么吗？是的。所以，这 800 名参与者只是填写了一份关于他们想要什么的调查问卷，但有很多研究使用了超声波和其他非侵入性技术。与其他技术相比，它是一种非常安全的手术。所以，对于磁刺激，30% 的参与者会出现一些副作用，例如头痛或头晕等。对于超声波，只有 3%。所以，这是一种非常安全的技术。所以，巴黎和朱利斯·乌布里的一些同事取得了一个结果，他们使用超声波靶向通常用植入物靶向帕金森病的深部脑结构。所以，他们直接针对那些深部脑结构，并且能够将特发性震颤患者的震颤减少 98% 或 99%，持续至少半小时。所以，您基本上获得了通常只有植入物才能获得的非侵入性益处。在其他疾病方面也有一些初步研究。去年在上海发表的一项关于精神分裂症的研究，以及我们在诺丁汉的中心刚刚获得了一项为期 5 年的资助，用于研究超声波和磁刺激的新技术，我们研究抑郁症和精神分裂症，我们也研究妥瑞氏综合征，看看我们是否能通过非侵入性技术改善大脑功能。我们开发的技术的区别在于我们使用闭环刺激。所以，开环意味着您只是在某个点进行刺激。这与大脑的状态无关，与正在进行的大脑活动无关，而闭环意味着您了解大脑当前的功能状态，然后您将刺激时间安排在正确的时间。从我之前提到的光遗传学项目我们知道，闭环在对大脑活动的影响方面具有巨大的益处。所以，我们的目标是在抑郁症、精神分裂症和妥瑞氏综合征的人类参与者中看到相同的有益效果，通过我们的闭环方法获得更好的结果。祝您一切顺利，教授。这种方法是否获得过 FDA 批准？您预计的从实验室到市场的上市时间是多久？是的。目前还处于早期阶段。所以，就使用超声波改变大脑活动而言，据我所知，还没有获得 FDA 批准。这仍然是发展的早期阶段。然而，市面上已经有其他工具了。所以，有一家公司，我曾是其科学顾问委员会的成员，名为 New Gear，他们开发了这款设备。所以，我看看是否能把它举到镜头前。它看起来像一副耳机。所以，您看到的是固定在耳朵里的透明部分，而蓝色的部分正在发射超声波。所以，基本上超声波正在激活位于耳朵周围的迷走神经的一部分，而这种迷走神经刺激随后会激活副交感神经系统。所以，您看到的是，您会获得广泛的益处。人们睡得更好。一项研究刚刚发表，我们展示了焦虑的减轻。所以，每天使用该设备 5 分钟，一周后焦虑程度就已下降 30% 以上，几周后下降 50% 以上。85% 的参与者对这种干预措施有反应。所以，这是已经上市的产品。您可以在线购买。它被宣传为一种健康设备，因为它没有获得 FDA 批准。所以，它没有经过随机临床试验。它没有经过完整的 FDA 批准流程，但我们知道它对焦虑有效。所以，如果您愿意，您可以在线购买。您谈到的聚焦超声波有哪些创新？可能在未来 3 到 5 年内。我认为在未来 3 到 5 年内，仍将有大量的基本研究和大量的临床试验和患者的初步测试。但超过 5 年后，我认为这将改变临床实践。所以，有一位精神科医生基本上说，未来每位精神科医生办公室里都会有一张沙发和一台脑刺激设备。所以，想法是未来正在改变，人们将不仅仅开药方，而是基本上能够使用脑刺激来让大脑进入不同的状态，从而对大脑产生一些即时和长期的改变，以帮助患者。我认为这将在未来 5 到 10 年内发生。对于磁刺激，这已经在英国国民医疗服务体系中使用。所以，基本上您已经有了使用磁刺激治疗抑郁症的医院单位。所以，诺丁汉的同事们在《自然医学》上发表了一项大型研究，他们研究了磁刺激治疗抑郁症以及该疗法的长期益处。所以，您基本上可以看到一些患者的益处持续半年以上，您确实看到了系统中的长期改变，并且您没有看到药物的副作用。所以，当您为药物进行药物试验时，一个问题是许多患者会因副作用而退出。但对于脑刺激，患者非常渴望，他们基本上会回来接受更多的脑刺激。所以，他们基本上会完成整个脑刺激治疗系列，直到最后一次治疗，而在药物试验中，由于副作用，您看不到这种情况。对。非常有趣。没有副作用。您认为这会在未来几年内取代药物吗？从长远来看，我认为这是很有可能的，因为您看到药物的作用是您服用药丸，然后药物会进入整个身体，而不仅仅是大脑。好的。它会通过血液，流经心脏，流经肺部，流经您的整个身体，然后进入大脑。当它进入大脑时，它也会进入整个大脑，而不仅仅是与某种疾病相关的区域。好的。所以，如果您最初患有痴呆症，海马体就会受到影响。对于帕金森病，您有其他皮层下区域，但药物只是无处不在。这就是为什么例如对于抗精神病药物和其他药物，您不仅有停止幻觉的有益效果，还有肥胖，您知道，有很多副作用，甚至有些药物会让您更容易自杀。您有很多不必要的副作用，因为药物只是到处乱跑。教授，您正在研究精神分裂症、抑郁症和妥瑞氏综合征。您是说在未来 5 到 10 年内，这种聚焦超声神经调控可以完全治愈这些患者吗？您是这么说的吗？除了精神分裂症、抑郁症和妥瑞氏综合征之外，您认为聚焦超声波还能在哪些其他领域提供帮助？是的。所以，所以，首先，我们最初关注的是药物无效的领域。好的。所以，您已经有了抗精神病药物来治疗幻觉，但我们正在关注患者的认知障碍。所以，人们的工作记忆和认知表现下降，这影响了患者就业和处理日常任务的能力。所以，它确实影响了患者的生活质量。所以，我们基本上关注的是目前药物完全无效的疾病方面，并在我们未来 5 年的研究项目中进行改善。但从长远来看，我们的方法可能被用于目前药物有效的领域，然后产生与药物相同的效果，而没有药物的副作用。所以我认为从长远来看，想法是拥有更广泛的应用，并且全球都有倡议尝试对一系列疾病进行聚焦超声波治疗。所以，不仅仅是抑郁症、精神分裂症和痴呆症。人们正在从头部受伤的角度来看待它。所以，有一些动物研究表明，如果您在病变后，在脑损伤后使用超声波刺激，您会获得更好的恢复。所以，这是值得在患有中风或脑外伤的人类参与者身上进行测试的，看看这是否也有效。所以，目前确实有多种疾病正在接受测试。教授，您能否谈谈您关于使用连接组分析预测癫痫手术的工作？我们发表了几篇论文，试图预测癫痫患者的手术是否有效。大约三分之一的癫痫患者对药物没有反应，他们仍然有持续的癫痫发作。因此，手术对他们来说是最后的手段，最后的选择。但不幸的是，当癫痫患者接受手术时，有三分之一的情况下手术无效。所以，之后人们仍然有癫痫发作。我们试图预测正在发生什么，并基本上预测手术是否有效。所以，我们多年前发表了一篇文章，试图研究大脑是如何连接的，观察大脑区域之间的纤维束连接，并试图预测患者是否手术后无症状。这效果相当好。所以，我们可以观察到区域之间的连接。我们有一篇较新的文章，其中我们还研究了区域内的某些连接。这不是我之前提到的微连接组级别。不是像单个神经元之间的连接，而是区域内较小部分之间的连接。如果您观察到这一点，我们就能更准确地预测手术是否有效。然后我们在 2017 年的《脑》杂志上发表了一篇论文，我们根据植入癫痫患者电极来预测手术是否有效。所以，对于这些患者，您所做的是将一组电极植入头骨下，然后测量大脑中正在发生的事情，特别是测量这些患者发生的一些癫痫发作。然后根据这些信息，确定应该移除大脑的哪个部分。所以，我们有这类信息，我们观察了电极之间的相似活动模式。所以，我们重建了电极之间的功能连接，并在这些记录中，我们根据他们没有癫痫发作的时间进行了重建。所以，基本上只是大脑的基线活动，没有任何癫痫发作。所以，我们重建了这个网络，然后我们在网络上运行计算机模拟和模型，预测最可能的起始点。有趣的是，每当我们预测的起始点与外科医生移除的点相同时，患者就摆脱了癫痫发作。但如果外科医生移除了一个与我们预测不同的点，那么患者仍然有癫痫发作。所以，我们基本上可以预测手术是否成功。但我们也有这个模型试图预测应该移除大脑的哪个部分。所以，哪个区域最可能是起始点，而这已经被纽卡斯尔大学的彼得·泰勒教授进一步发展，他当时在我实验室工作。所以，他目前正在领导一个大型项目，试图找到更好的方法来预测如何治疗癫痫。教授，您还做过关于大脑折叠的工作。您能否解释一下您的研究和发现，以及这些发现可能如何为神经发育障碍研究提供信息？嗯。是的。所以，那是当时在我实验室工作的，现在是纽卡斯尔大学教授的王玉江（Yu Jang Wang）的工作。所以，她基本上在研究大脑的形状。您可以观察大脑的表面，而表面基本上是折叠的。折叠的程度称为脑回。所以，如果您有非常强的脑回，那么您有很多折叠。如果您没有脑回，称为平脑，整个表面都是平坦的。所以，您会在其他动物身上发现平坦的表面，例如在狨猴身上。但对于人类和狨猴，您基本上拥有这种折叠结构。所以，我们知道折叠会因某些脑部疾病而改变。所以，对于许多起源于童年的神经发育障碍，折叠会少一些。这基本上意味着在发育过程中可能存在一些变化。所以，我们在 PNAS 上发表了一篇论文，我们基本上研究了折叠模式，并观察了标度律，发现了一些规律，但我们也看到，当我们观察痴呆症患者时，标度律略有不同。所以，它就像标度律的形状略有不同。所以，我们看到的脑部疾病与系统的正常组织相比，还有另一个区别。教授，您是英国神经信息学主席，并且您正在推动对 MRI、EEG 和 ECOM 数据进行人工智能驱动的分析。您认为这将如何重塑我们的临床神经科学？所以，基本上英国神经信息学是一个由 600 名英国及海外研究人员组成的网络。我们网络中有不同的领域。所以，临床、实验和计算工作。想法是真正将人们聚集在一起。网络的大部分内容更多是关于生物大脑而不是人工神经网络。神经信息学的想法是组织和分析我们获得的数据。它可以是 EEG 数据。它可以是 MRI 数据。并且有正在进行的研究表明，如果您考虑到大脑的组织方式，您会获得更好的结果。您可以使用 MRI 信息来规划脑刺激实验，无论是磁刺激还是超声波刺激，以确保您击中正确的靶点。您可以使用连接组信息来对患者进行分层。所以，我们可以区分健康参与者和抑郁症患者。但利用这些信息，可能可以得到抑郁症患者的亚型，而这些亚型可能有助于您决定哪种药物有效，或者哪种其他干预措施有效。所以，基本上是关注数据驱动的干预措施，而不是仅仅关注元数据。所以，患者的病史是什么？患者的年龄和性别是什么？症状是什么等等，也关注大脑是如何组织的，并以此为起点来影响您将为该患者看到的干预措施的类型。对。教授，您对当前大型公司试图构建通用机器的全球竞赛有什么看法？因为今天我们有这些统计模型，这是数据输入数据输出。您输入大量数据，然后它会吐出大量数据。我认为这不是构建通用意识机器的正确方法。您一直致力于神经科学、神经信息学，我相信英国神经信息学也在建立一个技术分支，试图理解神经信息学和神经形态计算以及受大脑启发的算法之间的交叉点。您能谈谈这一点吗？以及您认为这将在构建我们称之为通用意识代理方面发挥什么作用？是的。所以，所以，目前人工智能和深度学习与大脑的组织方式之间仍然存在差异。曼彻斯特的一位研究员史蒂夫·费尔（Steve Fer），他是 ARM 处理器的架构师。他基本上在构建一种更接近大脑组织方式的神经形态计算。所以，您基本上拥有这些独立的芯片，当神经元放电时，放电会作为数据包传输。所以，就像互联网一样，您有不同的数据包，64 字节通过网络传输。所以，以类似的方式，对于曼彻斯特大学的自旋系统，您有动作电位作为消息在网络中分发。所以，这非常接近人脑的工作方式。所以，他们有一个系统，我认为他们可以模拟 10 亿个神经元。所以，这是一个非常大规模的系统，然后挑战是如何组织网络。所以，您想要拥有与人脑相同的网络架构。但我认为这是未来的挑战。所以我认为目前人工神经网络的架构是有限的。所以，所有这些 GPU 或所有这些专用机器学习芯片以及大脑的组织方式。一个区别是我之前提到的模块化组织。但另一个区别是，人脑是按空间组织的。由于它是按空间组织的，因此消息在不同大脑区域之间传输需要时间。我们知道这些延迟可能非常有益。所以，我们两年前发表了一篇论文，我们可以基本上证明大脑以某种方式进行了优化，以优化系统中的延迟，以确保大脑活动有更多的波动，并且整体同步性更低。所以，如果您有太多的整体同步性，那就好比癫痫发作。一切都同时活跃。所以，那不好。所以，您不希望您的系统中有太多的同步性。而更高的波动是有益的，因为您可以轻松地从一种大脑状态跳到另一种大脑状态。所以，您可以轻松地从一个想法跳到另一个想法。我们看到痴呆症患者的思维会卡住更长时间。所以，如果您查看 EEG 状态，他们只是卡在一个状态更长时间，然后才能跳到另一个状态。所以，这种延迟组织对于大脑的正常功能非常重要。而延迟是您在计算机系统中真正没有的东西。一切都从一个计算机步骤进入下一个步骤。您的系统中没有 5 到 10 到 20 个步骤的延迟。所以，我认为目前我们的人工神经网络存在一些局限性。对。教授，您是否敬佩那些采取聚焦超声神经调控方法并取得真正现实益处的同行？该领域有许多研究人员开创了超声波技术，并且它确实在过去 10 年中刚刚起步。所以我参加了 2019 年在牛津大学举行的第一次超声波脑刺激会议，当时只有 100 名研究人员，我可以说其中 80% 的人只是对这个话题感兴趣。他们还没有进行任何研究。而在最近的超声波会议上，我认为有大约 300 名与会者。所以，这个领域确实在爆炸式发展，并且全球有越来越多的实验室拥有设备。对于人们使用的主要设备，现在全球有 100 多个实验室拥有该设备。所以，越来越多的实验室正在研究这个问题并进行实验。我的最后一个问题。我认为花了大约 13 年，也许我完全错了，才完成了人类基因组项目。但即使完成之后，我们仍然在努力，我们并不完全理解我们的人类基因组。您提到，也许再过 40 年，我们将能够绘制出人脑的完整结构和功能图谱。您的直觉是什么？我们何时能获得这张图谱？也许描绘一下那个世界？您知道，如果有一个完整的人脑图谱，那会是什么样的世界？您认为我们能够彻底根除这些神经系统疾病吗？哪些疾病可能是最先被彻底消除的？是的。是的。所以，所以，首先，我认为我们不需要完整的图谱就能在疾病方面取得进展。如果我们有完整的图谱，缺点是，正如奥拉夫·斯庞斯所说，如果您有详细的人脑图谱，您就拥有了一个人脑的图谱，而那个人已经死了。因为我们必须切片大脑，进行电子显微镜检查等等，而我们知道每个人的大脑都是不同的。它就像指纹，您知道，每个大脑都有不同的组织方式。所以，即使在最好的情况下，40 年后，您重建了一个大脑，您所拥有的就是一个大脑。所以，我认为重建一个大脑的好处可能是未来上传。所以，将您的大脑上传到计算机。所以，您不在乎您是否已经死了，因为您在计算机中继续生活，然后您知道这将是市场。所以，对于这个，重建整个大脑将是有用的。上传时人们目前没有考虑到的一个挑战是，您在重建任何系统时都会出现错误，对吧？您有测量误差。所以，在生物学中，人们总是说您的测量误差至少有 20%。但，所以，所以，假设您测量了人脑，并且您有误差，这意味着您的连接中存在错误。所以，也许有些连接不存在，或者有些连接的权重不现实，这会在一定程度上影响重建计算机系统中的活动。您可以通过允许学习来解决这个问题。如果您在上传时增加学习，您可以自我纠正一些错误。所以，所以，假设您有一个管弦乐队，您有 40 个人在演奏管弦乐队，而有一个人跑调了。而当一个人跑调时，基本上那个人可以看看管弦乐队的其他人，然后重新回到正确的音调。所以，以类似的方式，如果您允许学习，即使一个神经元连接方式略有不同，它也可以识别网络中正在发生的事情，然后改变连接权重，以便以正确的方式运行。所以，在一定程度上，您可以纠正这些错误，只要这些错误不是太强。所以，如果您的系统中有太多错误，您就无法纠正了。所以，上传时的第二个错误来源是，您无法同时重建整个大脑。所以，您有那个动漫，我忘了那个动漫系列的名字了。所以，有一个系列，您基本上可以看到上传，您看到一个激光扫描整个大脑，然后问题是，您不是同时获得大脑，对吧？对吧？我的意思是，您有一个大脑的切片正在扫描，然后也许 5 秒后，您有大脑的另一个部分，而 5 秒对于大脑中发生的事情来说，在某种程度上就像永恒一样。所以，您基本上在不同的时间点获得活动或信息，而这再次引入了重建大脑的错误。所以，上传存在一些挑战，但我认为这将是一个巨大的结果，如果您重建了整个人脑，但我认为对于疾病，我们可以更早地获得益处，我们不需要将人脑重建到单细胞级别，对吧？教授，非常感谢您抽出宝贵时间参加播客。祝您和您的整个团队一切顺利。是的。我认为我们需要更多像您这样勇敢的研究人员，当世界在走下坡路时，您却在走上坡路。因为是的，我的意思是，您指出药物制药行业，它对我们有好处，但它有很多副作用。有这些侵入性方法，它有其固有的问题，显然它很昂贵，而且没有人愿意钻他们的脑子。而这三种非侵入性方法，磁性、电性和超声波，其中超声波，谁能想到声音会发挥如此重要的作用？而我们在这里，只是试图弄清楚未来会是什么样子。所以我希望有更多的人加入，有更多的合作，有更多的理解，有更多的技术栈的演变。我希望这种聚焦超声神经调控将在人类的未来发挥巨大作用，以消除人类最大的问题，即神经系统疾病，您的痴呆症、精神分裂症以及许多其他疾病。如果您能将它们从系统中消除。我认为会有很多人获得第二次生命的机会，过上他们真正想要的生活。所以，请继续做您正在做的事情，祝您一切顺利。我的听众们，如果您喜欢您在这里看到和听到的，请按下订阅按钮，直到下次再见。非常非常感谢。谢谢。感谢您的邀请。