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生物演化過程中極為重要的一環(huán)是動物逐漸產(chǎn)生了大腦和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，人類的大腦和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)更復(fù)雜。這也引發(fā)了人類對自身神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模仿，其中一個最具歷史意義的模仿成果是虛擬網(wǎng)絡(luò)—互聯(lián)網(wǎng)。不過，即便目前互聯(lián)網(wǎng)蓬勃發(fā)展，也還比不上人的大腦和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。人類大腦皮層包含約140億～160億個神經(jīng)元（神經(jīng)細(xì)胞），小腦中包含大約550億～700億個神經(jīng)元。每個神經(jīng)元都通過突觸和其他數(shù)千個神經(jīng)元及周圍神經(jīng)相連。神經(jīng)元之間通過軸突纖維進(jìn)行或長或短的聯(lián)系，以傳遞信息，包括生物電信號和神經(jīng)遞質(zhì)，從而產(chǎn)生不同的行為、理念、思維。

神經(jīng)元就像互聯(lián)網(wǎng)上的電腦IP地址，就在幾年前，全世界的IP地址還沒有人類大腦和小腦中的神經(jīng)元多。2019年11月25日，互聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議（TCP/IP協(xié)議）第四版（IPv4）的約43億個地址已經(jīng)分配完畢。為了解決IP地址不足的問題，人類啟動了互聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議（TCP/ IP協(xié)議）第6版（IPv6）。IPv6的地址數(shù)可能比全世界的沙子還要多，足以解決目前IPv4地址量不足的問題。如果IPv6能順利分配，IP地址數(shù)量將超過人的大腦和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的神經(jīng)元，也意味著人類創(chuàng)造的互聯(lián)網(wǎng)虛擬系統(tǒng)可以聯(lián)接的計算機在數(shù)量上超越了人的大腦和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的所有神經(jīng)元。

但是，這只是簡單的數(shù)量上的超越?；ヂ?lián)網(wǎng)虛擬系統(tǒng)在行為能力、信息傳遞和實際意義解讀方面要超越人的大腦和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可能還有很長的路要走。在信息接收上，每個IP地址都需要先后經(jīng)過應(yīng)用層→傳輸層→網(wǎng)絡(luò)層→數(shù)據(jù)鏈路層→物理層。而且，在信息發(fā)出的請求過程中，一個請求數(shù)據(jù)也會經(jīng)過層層包裝，從應(yīng)用層到物理層，每一層把上一層的數(shù)據(jù)報文包裝后加上一層頭部信息再傳給下一層。顯然，這種信息的傳遞和接收方式非常復(fù)雜。只有信息能傳遞和接收，每個人的計算機才能讀出信息所表達(dá)的意義。這些“意義”又是人類演化過程中的另一個虛擬網(wǎng)絡(luò)—語言符號系統(tǒng)創(chuàng)造的，而且不同的語言有不同的結(jié)構(gòu)和意義系統(tǒng)，同樣非常復(fù)雜。

比較而言，人的大腦和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可能具有更簡單的信息傳遞方式和意義解讀方法，通過神經(jīng)突觸間的不同電位和神經(jīng)遞質(zhì)，如多巴胺、乙酰膽堿、五羥色胺等傳遞不同的信息，并指揮人的行動。從生物演化來看，既然演化產(chǎn)生了不同的物種，就可能呈現(xiàn)既有共性又有不同特點的大腦和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。人和鳥類的大腦和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的差異就造成了人只能行走和跑步，鳥卻能飛翔。

以色列耶路撒冷希伯來大學(xué)醫(yī)學(xué)院和美國俄勒岡健康與科學(xué)大學(xué)的一個研究團(tuán)隊對雞和老鼠胚胎的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了研究。研究者發(fā)現(xiàn)，鳥類的ephrin-B3基因的遺傳編碼與哺乳動物和爬行動物有本質(zhì)上的不同。這種不同通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)把鳥類和大部分哺乳動物區(qū)分開來，使得鳥類能夠振翅翱翔，但人類只能行走，老鼠只能爬行。

ephrin-B3基因也存在于哺乳動物中，在演化中，鳥類的ephrin-B3基因產(chǎn)生突變或缺失?；虻淖兓瘞椭B類發(fā)展出了一種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，激活了一個非常協(xié)調(diào)的運動模式，即同時拍動翅膀，才能飛翔。有人認(rèn)為人類是通過模仿鳥類飛行而發(fā)明了飛機，事實上，盡管鳥兒飛翔對人類有啟示，但飛機飛行的大部分原理并非效仿鳥類。像鳥兒飛翔那樣的撲翼機從古至今都沒有被應(yīng)用于實踐，說明撲翼機實在太過復(fù)雜。

盡管人和動物的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)不同，人和動物的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)也與人創(chuàng)造的互聯(lián)網(wǎng)虛擬網(wǎng)絡(luò)不同，但是通過對各類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究，人們可以從神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)造、分布和特點來認(rèn)識和理解生命，并應(yīng)用于疾病診斷和治療，促進(jìn)健康，延長壽命。

人們早就知道，疾病會影響大腦和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)在，科學(xué)家對精神疾病、神經(jīng)疾病影響大腦和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)有了新的認(rèn)知。美國得克薩斯大學(xué)的研究人員近日發(fā)表的一項研究表明，43種大腦疾?。òň窦膊『蜕窠?jīng)疾病）會導(dǎo)致大腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)退化，證明了一種被稱為“網(wǎng)絡(luò)退化假說”的理論。根據(jù)這一理論，與疾病有關(guān)的神經(jīng)結(jié)構(gòu)性損害也損傷了指導(dǎo)人類行為的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。

病原體對大腦和神經(jīng)造成的損害可以產(chǎn)生兩大類疾病，一類是精神疾病，是由于病原體損害大腦細(xì)胞和組織造成人的認(rèn)知和情感障礙，并體現(xiàn)為一系列癥狀，如精神分裂癥；另一類是神經(jīng)疾病，也是病原體損害神經(jīng)（包括中樞和周圍神經(jīng)）而導(dǎo)致運動和行為的疾病，如肌萎縮性脊髓側(cè)索硬化癥（ALS）。這兩類疾病都可以引發(fā)大腦和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的退化。

研究人員通過“大腦地圖”（BrainMap）檢索了2萬多個實驗并進(jìn)行分析，比較了正常行為中使用的大規(guī)模功能網(wǎng)絡(luò)的連接模式與疾病相關(guān)的“共變”模式，有了新的發(fā)現(xiàn)。該項研究的通訊作者皮特·?？怂菇淌谡J(rèn)為，在他們觀察到的20個與疾病相關(guān)的共變網(wǎng)絡(luò)中，有14個在空間上與參與正常行為的功能網(wǎng)絡(luò)（如運動、感知、情感、語言、問題解決、記憶編碼）存在高度的一致性。

該研究同時發(fā)現(xiàn)，一些大腦疾病引起的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)病變更嚴(yán)重，因為它們影響的大腦局域網(wǎng)更多。例如，亨廷頓病可以影響9個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，精神分裂癥影響7個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，重度抑郁癥和雙相情感障礙分別影響2個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。

不過，影響大腦和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的并非只有大腦疾病，其他疾病也可以影響大腦和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，如新冠肺炎。目前，世界各國的新冠肺炎病人在治療和痊愈后有些會出現(xiàn)程度不同的大腦和神經(jīng)疾病癥狀，如倦怠、麻木、焦慮或抑郁、睡眠障礙、認(rèn)知障礙、記憶缺失、神智恍惚等。剛開始，臨床醫(yī)生認(rèn)為，這是病人血氧飽和度低造成的，大量新冠肺炎患者的血氧飽和度低于70%，甚至低于60%，一般情況下，低于85%會導(dǎo)致意識喪失、昏迷甚至死亡。事實上，大量新冠肺炎病人在血氧飽和度低于60%時仍保持正常意識和認(rèn)知功能。

因此，研究人員認(rèn)為，是其他原因造成了新冠肺炎病人的腦病，導(dǎo)致大腦和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生退變。一項新的研究發(fā)現(xiàn)，新冠病毒（SARS-CoV-2）可以通過血腦屏障進(jìn)入大腦，損害大腦神經(jīng)細(xì)胞。美國科學(xué)家?guī)祚R爾通過實驗發(fā)現(xiàn)，小鼠大腦中的新冠病毒峰值滴度（水平）大約是肺中的病毒峰值滴度的1000倍，表明新冠病毒在大腦中有很強的復(fù)制能力。流感病毒也可能進(jìn)入大腦損害大腦和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。1918年的全球大流感導(dǎo)致10億人感染，死亡人數(shù)超過2500萬人。流感患者中有500萬人因極度疲勞而步履蹣跚，被稱為“嗜睡病”或“嗜睡性腦炎”，還有的人長期受到抑郁癥的困擾。有研究人員推測，流感病毒進(jìn)入大腦后造成大腦和中樞神經(jīng)系統(tǒng)的多巴胺神經(jīng)元回路（網(wǎng)絡(luò)）被切斷，因此才產(chǎn)生嗜睡和抑郁癥狀。

理解大腦和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)不只是對創(chuàng)造和發(fā)展互聯(lián)網(wǎng)以及研發(fā)人工智能產(chǎn)品有重要幫助，更重要的是能理解人和生物的演化及生命本質(zhì)，從而治療疾病，守護(hù)健康。