出品：中国科普博览 SELF格致论道讲坛

　　1. 问：中学的时候学生物，首先学遗传定义就是从果蝇开始学。所以学生对于果蝇都有一种特别的感情，印象中果蝇好像可以用来研究各种遗传现象，那您怎么就想起来就把它用来研究这种神经方面的科学？

　　答：这个问题相当专业，非常好。果蝇是个模式动物，就是拿它作为一个模型来研究复杂系统。果蝇作为模式动物已经有一百零几年的历史，它一直是非常优秀的模式动物，所以研究它的科学家已经有好几位是获得诺贝尔奖。

　　它为什么是这个样子？就是果蝇虽然很小，但是有些原理是有启发性，比如说关于对学习，记忆什么的，还有它的遗传控制。那我们为什么拿果蝇做这个模式动物来研究认知活动。特别我主要研究学习、记忆、抉择，别人看起来这怎么可以，这么小的东西。所以这刚好涉及到一个重要的思考，就是从简约的系统中去挖掘这种核心本质的东西。当时这也是由于我的专业背景决定的。

　　我1977年到1979年去德国进修过，那个时候主要是研究比如感知觉，但还没有研究学习记忆。后来学习记忆是在1994年才开始接触到。后来到德国去又专门进修过一段，拿果蝇做模式动物研究学习记忆。当时觉得很有趣，人家说果蝇也能学习、也能记忆。这个当时在研究上来讲挺有兴趣的，因为学习记忆对高等动物来讲是不奇怪的，所以当时就非常的想了解果蝇为什么可以学习和记忆。

　　1993年，刚好我跟德国一个实验室约好，到他们那儿去用果蝇做模式动物的研究学习记忆。这很有趣，当时德国的实验室有一套系统，这套系统会让果蝇飞起来，果蝇会喜欢一个目标。假设让它不喜欢这个目标需要惩罚它，需要在背后用一个光烫它一下，它就躲这个目标。它躲以后把另外一个目标，这个放到自己的前方去。惩罚就关断了。

　　就这样一个往复的过程它就知道了，这个目标是危险的，那个目标是友好的，它就可以把这件事情记住。这样就可以研究它学习记忆的一些更内在的脑力过程，所以是非常好的模式动物。

　　果蝇可以有很多基因操作。对果蝇的神经原也好，对果蝇的这些化学物质也好，对脑的脑距也好，它也可以通过遗传加以调控，要么让它失去作用，要么让它暂时被关断，所以这样可以研究这个复杂学习过程中很多精细的、机制、微观机制。所以在我们叫做微观的层面上，可以把问题说的比较清楚。

　　为什么我们研这个抉择？这是很有趣的问题。我在2001年和另外一个北航毕业的高材生一起研究的果蝇抉择，当时这个抉择问题就国际上都不信，觉得这么小的动物怎么可能还有抉择，还有两难抉择，都不相信的。那我们的试验证明之后，大家才明白，就是这种抉择在低等动物高等动物都有选择的问题，而且这种抉择叫做赢者通吃的抉择。

　　什么叫做赢者通吃，英文叫做winner-takes-all，WTA。这就是抉择中胜利者全部占有，不给失败者一点。这个抉择问题比较有趣，在高等动物也是这样做的。所以这样我们就是等于说用简单的模式动物开创了一个先河——如何来研究抉择。

　　实际这个工作很有趣，后来陆续的人们才都转过来发现可以研究。最初我们谈果蝇的抉择，人家觉得怪怪的，果蝇还能做抉择，怎么做这个试验。其实试验是非常严格的，系统也是非常复杂的。德国人设计的这种叫做飞行模拟器的系统，非常准确、精准地可以做这个事情。所以在这领域上我们一直在国际上做的比较前卫，我一直就利用果蝇这个模式动物。它有30万个神经原，30万个神经原是个小数，我们人类的神经原数有一百亿。但是在进化当中的尺度上，它有些原理保守。这样有益于我们对高级动物的认知活动有一个最精准的了解。

　2.问：对于学物理的来说，一些复杂的原子分子太复杂，先从单原子开始把一些基本点概念和基本的物理过程先弄清楚，才有助于理解复杂系统。

　　答：你说的太对了，就是简约。哲学家叔本华有一句非常精辟的言论叫“简约永远是真理和天才的共有特征”，所以物理学家特别善于搞一个非常简约的系统来研究这个基本原理。这物理学的很多定律都是在这样一个层面上发现的。、

　　但是人脑太复杂了，刚才我跟你说的一百亿的神经原是银河系的十倍，是银河系星星的十倍。而且建立广泛的连接，这个连接数是十兆级的连接，那怎么研究？最后有些问题说不清楚，如果你拿果蝇做一些事情，知道它的基本原则，然后再外推把复杂系统做了。所以这个跟物理学家思路类似，就是首先从简单系统开始。

　　果蝇随小但五脏俱全。像我们不光是果蝇的抉择、学习记忆，我们还关心果蝇的群体行为。比如说我们可以把几百只果蝇放在一个箱子里头，然后我们可以用三个摄像机把每一只果蝇的飞行轨迹再现出来，然后看果蝇在这样一个非常复杂的活动环境中，它们两个撞不撞车，或者它们怎么样的躲避，这也是物理的问题。从这样一个复杂系统中，看看它们自组织类似的原则有没有随机性？有的。它们这些随机性有没有关联？所以我们这一方面也在做，会很有趣的。

3.问：我们在一些科幻片里看到，比如说研究人脑，用各种物理手段检测人的各种神经信号。但是果蝇那么的小，你怎么去探测它微观的东西呢？

　　答：这也能做到。电生理手段在这个对小鼠上可以做，在果蝇也都可以完好的用。比如光遗传学，或者其他的这个细胞内记录。细胞类记录还差一点，因为它细胞太小，更重要的是果蝇可以做很多遗传操作可以操作。以这种现在说叫出神入化地对它进行控制，而且它的行为都是多样性的，它不像一个小虫子，可以学习、可以记忆、可以睡眠。果蝇甚至有特别的求偶行为，有同性恋行为，它是非常复杂的一个行为拆分，这真的可以挖掘很多很多问题。比如说它也有醉酒，它酒精成瘾，尼古丁也成瘾，这方面我们都有工作。所以这些机制你要做了以后，觉得这个机制跟人类的东西大同小异。

　　由于一个是系统比较简约，另外它有相当多的附加性行为。比如说我曾经研究过多巴胺对果蝇的影响，多巴胺在人都是成瘾，或者有人说多巴胺是叫做爱情的分子。多巴胺是两面的，它可以是女神，也可以是恶魔，成瘾了就是恶魔。这是正负两个方面，果蝇上也都有，机制上都很类似。但区别就在于，果蝇在这种多巴胺使用源比如说它是个600个，比如人就非常之多，小鼠就是几十万，然后你可以研究几只，所以是可以做的。但我不是说果蝇可以解决一切问题，比如果蝇不能研究高级的认知活动，比如语言或者意识这些东西都不能够拿这种简单生物来做，那就要去复杂系统，就看你做什么科学问题。

4.问：那像您的实验室里是不是养着各种各样的果蝇？

　　答：果蝇多的很，各式各样的。往往也会跟国外实验室要一些果蝇，比如哪一些果蝇里头的神经原特定被调控过，各种各样的果蝇。比如哪个果蝇脑子当中感受运动的神经原，对它处理过了。各式各样的果蝇。

5.问：那是不是咱们现在特别流行的这种基因编辑的方式，也可以用到？

　　答：全都可以。基因敲除、基因编辑、转基因等等都可以做。再加上果蝇有这么多的多样性行为，就可以设计比较多的一些试验。所以可以从分子细胞、神经环路、行为做到，我们叫做因果关系的解释。

　　6.问：这个果蝇对于人类会有一些什么样的帮助？比如我们总在科幻大片里看到有什么换人脑、换心脏，是不是人的意识也会跟着这个变？会产生一些什么样的奇怪的效果？您在这方面的看法是什么？

　　答：那都是想象的故事。拿果蝇来讲，比如说也有人做这个动物的模型，比如说以前有人做帕金森氏病的模型，也有人拿它做老年痴呆的模型。果蝇有衰老，也有拿果蝇做老年学的研究。更直接的来讲，果蝇还具有这种仿生研究的前途。因为它结构简单，可以对人工智能有所借鉴，这样来讲还是全方位的。但是要看科学家的背景、目标和兴趣，比如就不能拿果蝇去研究语言，这绝对是荒谬的。也不能拿果蝇说研究意志本质是什么，用不着。研究我们人类或者灵长类就可以了。但是你要拿一些个比较原始的这种，在进化上保守的这些现象的话果蝇可以做。

　　7.问：传说心脏跟人的意识好像也有关系，如果换了人脑，到底意识算谁的？有各种各样关于意识到底属于谁的猜测，在这方面您觉得呢？

　　答：我一般不大去特别关注这些。因为我觉得这些东西都是很浪漫的一些故事，它目前不成为一个科学的、严谨的科学问题。甚至不可以证明的，比如换人脑，没有人这样做。有人也尝试，也是极少数极少数人的这个动机。因为人脑的问题我们知道，就是我下午会讲这个问题，每个人的脑都是有历史的，从出生一直到长大，不断在进步、不断在进化、不断在学习，包括从认知自己开始。把脑子换了那是个什么样子，能不能存活都不知道。另外这个记忆本身来讲，整个是大脑的一个结构功能。所以我觉得我个人不是特别倾向、赞成这样的一个举动。

　　8.问：无论从科学和伦理上，您都不赞同？

　　答：对。关于心脏跟脑的关系人们有很多假设，说这个心脏有问题的，脑子也有问题，或者是会影响脑子的东西。科学需要证据，特别需要对照，所以这个东西不能够证明这个事情。我们做科学的人都希望有多少个样本数证明你是对的，所以这个东西说某某人怎么怎么着，或者某某人这个心脏搞了以后怎么样的，这没有办法证明它是对还是不对。

　　9. 问：科学家的思维和公众的思维确实是不一样，公众特别信这种孤立的事情。

　　答：所以这个问题就是比较多的。像有的时候我们说科学本身，这个在西方概念的科学本身是严格做对照的。要有大批的样本的量，能够确定是这个，才敢说什么东西。我们有的时候在网上人们可以这样，可以怎么说都没关系。他不是科学嘛。

　　10. 问：您生活中有遇到过这种关于生命科学的谣言吗？就是您从专家的角度来看，一看就是不太那么可信的事。

　　答：对，他们一般也很少问我。

　　11. 问：那您自己会有自己的一个判断？

　　答：对呀，因为我们是做科学这么多年，我们对科学有一个把握。就是哪些问题具有科学性，哪些问题目前是可以探讨。哪些问题是未来的问题，我们一般的都会有一个判断。

　　12.问：那您接下来，在未来还有什么想做的，觉得想再攻克一下的？

　　答：这些问题真好，挺有深度的。我未来的一个是揭示一些基本原则，另外我就想就是把我们认识到这些原则，看能不能启发人工智能和类脑智能。特别是群体智慧，作为一种新的探讨。

　　13.问：又涉及交叉。

　　答：对，是。就涉及到群体智能的问题，学习的问题，这方面我们也在做。

　　14问：可以简单介绍一下目前的进展吗？

　　答：有些进展都是很初步的。我们可以探讨比如群体学习的问题，因为学习本身是社会性质的，我们不能说一个人很孤独的就学多了什么，它一定放在一个社会里，这一方面我们有兴趣。假如说论文没有发表，结果也没有特别完备，但初步印象有，譬如在一个管子里面放很多果蝇，训练它们学习这可以做到。

　　然后把这些学好的果蝇放在另一个管子里头，那些果蝇都没有学习过。你就会问，那些没有学过的来了一些学习好的，它们会教给它们吗，它们会受到影响吗，比如这样的问题我们就可以做。比如我们有个试验结果，这儿不便于特别发表，没发表。实际上意思就是假设我有低班同学，学习的成绩不是很好。我在这个低班里边加几位高班的学生进来，然后他们会对低班学生的学习成绩会有改善吗？我们倾向于是有改善，这就类似于群体的学习问题、社会智能问题，这个问题我们有兴趣，也在做，但现在没有做成文章还没有发表。

　　15.问：有一个人工智能的报告，类似这也是一个他们需要考虑的模块，比如说群体性的学习。

　　答：对，是的。像物理系统我们可以把果蝇看成一个粒子，一个多粒子系统。然后有些物理学理论可以往上套，但是因为果蝇是生命的，也不能完全这样，你就会看到生物系统与非生物系统之间的区别在哪儿，也是很有趣的问题。所以就是我们在拿果蝇做，当然我们目标是要深刻理解这个脑怎么工作。如果我们能够把这些基本原理搞清楚了，我们先就会帮助人工智能。

　　我们现在的倾向就是做一些仿生的研究，但首先我们要知道果蝇的原理，而这个原理一定要能用。泛泛地笼统说这些都没有用的。这个原理必须要专业化，必须是非常清晰的原理，然后你才可以把它形式化、数学化，转嫁给物理系统中来实施、构造。

　　原理很重要，比如说我们知道坐大飞机，蓝天白云的飞起来了。但是最早期人们可以模拟鸟，但是专模拟鸟的那个行为不解决问题。最终人们还是研究空中动力学，去研究飞行原理，这样的话大飞机才可以飞起来，这就是原理。所以我的想法就是在今后的时间里头揭示必要的原理，这原理本身来讲才能够用的长期。