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“宇宙就在你的大脑之中”

“宇宙就在你的大脑之中”

生活

柯 晗

不太确定是否有其他展览以如此艺术的形式呈现科学,模糊了两者的界限。人类大脑的图像充斥于场馆中,你偶尔甚至会混淆,自己观看的这一片黑暗中的光束,究竟是大脑内部的神经,还是宇宙中的星空?那一串渐大渐小的红色半球,究竟是月相,还是人脑核磁共振的切片图像?

这里是上海静安区陕西北路上 Prada 荣宅正在展出的 “人类大脑:保护大脑——神经退行性疾病论坛” 展览。Prada 基金会(Fondazione Prada)2018年起与神经学家 Giancarlo Comi 带领的科学委员会合作,开展了以神经科学为主题的 “人类大脑”(Human Brains)研究项目,着力探索不同领域:从神经生物学到哲学,从心理学到神经化学,从语言学到人工智能。这个项目通过各种科学方法的交叉融合,对人类大脑进行多元研究。2022年秋季,“人类大脑” 研究项目的关键阶段 —— “保护大脑”(Preserving the Brain)在 Prada 基金会米兰会址启动,近期其第二部分来到上海 Prada 荣宅展出。不同于以往的艺术展,此次展览将目光聚焦于神经退行性疾病。

“人类大脑:保护大脑——神经退行性疾病论坛”展览现场,Prada 荣宅,上海,2023.03.31 – 2023.05.21,摄影:Alessandro Wang
神经退行性疾病指的是由大脑和神经系统中持续性的损伤而导致神经细胞死亡,从而引发的一系列疾病,呈现为不同类型的认知和器质性障碍。这类疾病较常为我们所知的包括阿尔茨海默病、帕金森病、肌萎缩侧索硬化症和多发性硬化症。全球老龄化程度不断加深,联合国发布的数据表明60岁以上人口2017年是9.62亿,而在2050年将达到21亿。相应的,世界卫生组织的数据表明阿尔茨海默病已经影响了5亿人口,而在2050年这个数字将翻三倍。帕金森病这种影响1亿人群的神经退行性大脑疾病,也将在2040年影响更多的人。随着这类疾病在公共健康领域引起更多重视,相关资金投入加大,针对神经退行性大脑疾病的研究相应的显著增多。2020年一项研究表明,过去10年间阿尔茨海默病相关研究增加了36%,支持阿尔茨海默病的研究同期内则增加了56%。帕金森病相关资金和研究也呈同样增长趋势。就 “人类大脑” 研究项目而言,此次的 “保护大脑” 论坛涵盖展览及一场研讨会,在 Giancarlo Comi 的科学指导下与13个研究领域内尖端的国际神经科学研究所和大学建立了合作,其中就包括中国天津医科大学总医院神经内科。
“人类大脑:保护大脑——神经退行性疾病论坛”展览现场,Prada 荣宅,上海,2023.03.31 – 2023.05.21,摄影:Alessandro Wang
此次展览中,天津医科大学总医院神经内科呈现的正是阿尔茨海默病相关研究的影像。近年来用核磁共振(MRI)扫描大脑的结构性改变成为诊断阿尔茨海默病的重要手段,也是研究中常用的方法。以阿尔茨海默病而言,大脑结构的萎缩集中表现在颞叶内侧,那里正是掌管记忆功能的海马体所在的脑区。因此阿尔茨海默病患者常有记忆功能损失。颞叶内侧的萎缩通常反映神经退行性病变或神经损伤的程度,并与认知水平下降和全脑功能的下降相关。房间中展出了研究团队用结构核磁共振观察到的阿尔茨海默病患者病变的大脑结构图像。在这里,你能直观的看到患者脑萎缩的不同表现。

认知未受损和受损的阿尔茨海默病(AD)患者磁共振成像(MRI)脑萎缩表现

制作者:中国天津医科大学总医院神经内科 
比如,以上图片分别是认知未受损和受损的阿尔茨海默病患者磁共振成像脑萎缩表现,分别是两位患者大脑纵切面和横切面的 MRI 成像,分辨方式是横切面图上方能看出两个眼球。上部两张图是一位67岁男性阿尔茨海默病患者的大脑,下图则是一位70岁无认知减退的患者。可以明显地看出上部两张图中白色的范围明显较少,看起来干瘪。MRI 图像里大脑中填充的白色部分即是皮层下的脑白质,是大脑内部神经纤维聚集的地方,脑白质的减少提示广泛脑萎缩,尤其是是颞叶内侧(即图中大脑两侧的白质),和海马回的部分(中间蝴蝶状白色部分的附近)
AD 患者 ASL MRI 灌注模式的区域地形图
制作者:中国天津医科大学总医院神经内科
实际上,上图的男性患者60岁开始主诉记忆力减退2年,2011年诊断临床前阿尔茨海默病。随后的7年随访中,患者脑萎缩呈现出越来越严重的迹象,表现为我们在图上看到的样子。而相比之下,下图70岁患者的脑白质则显然饱满得多,只呈现出一些因为年老而自然产生的萎缩。通过 MRI 图像我们能清晰地看见颅骨包围中大脑那些原本无法窥见的沟壑和结构发生了怎样的变化。尽管只是黑白灰的图像,肉眼不可见的神经细胞的生息我们也能直观地感受到。
天津医科大学总医院神经内科的研究,只是这个巨大而丰富的 “保护大脑” 展览中,展示病例生理机制的一部分。整个展览总共包括14个部分,来自全球10个国家的13所国际神经科学研究机构和大学。每一部分都采用视频、科学文件和图像来展现神经退行疾病的具体研究过程。展览内容从微观尺度下的病理生理机制覆盖到单人治疗,清晰呈现药物开发的各个环节。比如一些研究着眼于基础研究中 “发现” 治疗靶点的过程,一些则关注临床阶段前在体外和体内模型中将理论研究内容付诸初步验证,还有一些则呈现临床试验的各个阶段,直至最后进入药房。
尽管目前神经退行性疾病还没有完全治愈的方法,但如天津医科大学总医院神经内科展示的 “动脉自旋标记” 和 “正电子发射断层扫描” 影像技术等一些诊断方法已经令临床治疗有了很大进步。类似的诊断和治疗方法还有 “单细胞测序”,“疾病建模”,“经颅直流电” 等等。这些在美国纽黑文耶鲁大学医学院、意大利米兰圣拉斐尔生命健康大学、瑞典斯德哥尔摩卡罗林斯卡学院和其他许多研究机构的展览中都有涉及。
其中美国加州大学旧金山分校威尔神经科学研究所的 “Glass Brain计划:3D可视化大脑活动”,以一种更立体的方式展示了大脑活动的过程。建模流程从用 MRI 脑部扫描开始,以生成个人大脑、颅骨和头皮组织的高分辨率 3D 模型,然后用从头皮电极上测量的信号生成脑电图(EEG),利用这些信号的实时来源定位大脑活动。

“人类大脑:保护大脑——神经退行性疾病论坛”展览现场,Prada 荣宅,上海,2023.03.31 – 2023.05.21,摄影:Alessandro Wang

这样便生成了我们看到的以上这张透明大脑活动图 ,黑色背景中闪耀的金色线条代表白质中经过神经纤维束的神经信号。可以把它看成用计算估计大脑区域之间的信息传递的可视化。这个研究也更好地帮我们发现,每个人的大脑都是独特的。
你可能注意到了,这个展览中展出了许多具体个体的脑成像,似乎在告诉我们,每一个患者的病理特征都是不一样的。事实上,这正是本次展览想要突出的个性化医疗的重要性,聚焦于患有疾病的人,而不是人所患有的疾病,反映了 “人类大脑” 这一普遍概念,即每个人的大脑都有自己的个性特征和不可低估的独特性。比起治疗某种疾病,“保护大脑” 论坛想要强调的是 “治疗一个患有这类疾病的具体的人”。
“保护大脑” 实际上是 “人类大脑” 计划的第四阶段。在此之前,第一阶段是2020年11月举行的,旨在研究大脑的最高功能的 “文化与意识(Culture and Consciousness)” 会议。第二阶段的 “对话(Conversations)”则发生在2021年9月到2022年4月,推出了来自国际科学家、哲学家和学者的系列视频讲座。而第三阶段是2022年4月23日至11月27日在威尼斯举行的《人类大脑:一切始于思想》(HUMAN BRAINS: IT BEGINS WITH AN IDEA)展览。

“人类大脑:保护大脑——神经退行性疾病论坛”展览现场,Prada 荣宅,上海,2023.03.31 – 2023.05.21,摄影:Alessandro Wang
到目前为止,针对神经退行性疾病依然没有有效的治疗方式。但科技在不断进步,以 “人类大脑” 研究项目为例的国际合作也日益发生扩大。作为一个神经科学研究人员,虽然时常觉得用于学术会议和期刊发表的大脑图像确实很美,却没有想过有一天能在艺术空间中看到它们以展览的形式被呈现。正如神经科学作家 David Eagleman 所描述,人类大脑是一个由神经细胞,突出,和电脉冲组成的宇宙,从爱到诗,从音乐到数学,这个宇宙同样能创造万物。而这个展览,是通往对这个美丽而神秘且脆弱的、长在我们颅腔中的器官观察,通往对神经退行性疾病的了解的重要一步。
配合展览,4月20日有一场科学会议在 Prada 荣宅举行,研讨会面向国际科学界,由 Prada 基金会 “人类大脑” 科学委员会主席 Giancarlo Comi 教授和首都医科大学附属北京天坛医院神经免疫中心教授、天津医科大学总医院副院长施福东主持,邀请中国和其他国家的科学家及研究人员参与,有兴趣的观众亦可通过Prada Live 小程序观看直播。
“保护大脑” 展览将于3月31日至5月21日免费对公众开放,并提供专业导览,详情敬请于 “Prada荣宅” 小程序预约参观。

*封面图来源:Prada 基金会
// 作者:柯 晗
//编辑:赵四
//设计:板砖兮
//排版:606
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