微软创始人保罗·艾伦进军大脑逆向工程

在一个小房间的黑色帷幕后面，钛蓝宝石激光器瞄准了一个微小而令人惊讶的目标：用外科手术植入到活老鼠头骨中的一个半厘米大的玻璃窗口。当这只老鼠在一个类似跑步机的白色球状体上奔跑，并看着一块电脑屏幕时，激光器会发射千兆分之一秒钟的激光。如果老鼠用到了某些脑细胞，特殊的染料会让这些细胞发出绿光，它们的图像会被足以侦测出单个光子的相机捕捉下来。

这种带有《星际迷航》风格的技术具有极为深刻的意义。老鼠头骨中的那一小团组织把来自老鼠眼部的神经冲动变成了一个相互作用。如果可以揭开了这个过程的秘密，科学家们就能了解哺乳动物的大脑是如何体验世界的了。

此外它还有另外一重好处：让59岁的保罗·艾伦露出难得一见的满面笑容。这位微软联合创始人已经向“艾伦脑科学研究所(Allen Institute for Brain Science)”捐赠了5亿美元巨资，希望它产出的成果能让自己创办微软的贡献相形失色。艾伦脑科学研究所散落在西雅图弗里蒙特附近的三栋建筑物里，它的主要侧重点是研发工具，以便帮助科学家们了解人类大脑如何迸发出奇妙而神秘的创造力。老鼠激光器就是这些工具之一，从技术上说它是一种新型显微镜。


雄心壮志

“作为一名曾经的程序员，我仍然对大脑如何发挥作用，信息流如何产生感到好奇，”艾伦在一次采访中说，他很少接受采访。“如果你了解神经科学，哪怕只明白一点点，你都会意识到所有这些东西都是相互连接起来的。所以，大脑会试图使用它能使用的所有东西——它看到了什么，它听到了什么，温度如何，过去的经验。它使用所有这一切，试图计算这个动物下一步应该做什么，无论这个动物是老鼠还是人类。”

这是由好奇心和雄心推动的一份沉甸甸的事业，而艾伦自己面对的生死大事让它越发变得沉重起来。今年六月，他的母亲费伊·艾伦(Faye Allen)死于老年痴呆症。费伊·艾伦是一名教师，是她给保罗·艾伦灌输了对书籍和知识的热爱。“在任何时候，当你看到你爱的人……”艾伦没有说完这句话，“你看到他们作为人的一切特征慢慢消失，没有任何办法可想。”艾伦自己也患上了第四期非霍奇金淋巴瘤，一种致命的血癌，病情目前还比较稳定。他情绪振奋，精力充沛，对于自己将留下什么样的传承有着强烈的紧迫感。

他投入艾伦研究所的最初1亿美元获得的成果是一份巨大的电脑图谱，它显示了老鼠大脑基因的工作方式，其他科学家利用这个工具查明了可能在人类多发性硬化症、记忆和饮食失调中发挥作用的基因。第二个亿的成果是一份与之类似的人类大脑图谱(它导致了大脑工作方式新理论的诞生)以及老鼠大脑和老鼠脊髓的发育图谱，它们现在已经成为了全球各地神经科学家不可缺少的工具。

艾伦目前是美国最富有的20人之一，拥有净资产约150亿美元。他给艾伦研究所捐赠了另外 3亿美元，现在这个机构不只为其他科学家开发工具，也雇用了几名顶尖的脑神经科学家开展自己的前沿研究了。其中一个项目是了解老鼠的视觉皮层，从而了解大脑神经细胞的一般工作方式。还有一个项目试图分离大脑中所有类型的细胞，并利用干细胞来了解它们的发育方式。科学家们认为脑细胞类型可能有1000种，但就连这一点他们也不能确定。艾伦说：“在软件领域，我们把这种方法叫做逆向工程。”

艾伦愿意为这些项目提供资金为他带来了越来越多的追随者。大卫·安德森(David Anderson)是加州理工学院的一名教授，做老鼠大脑图谱项目的建议就是他最先向艾伦提出的。安德森说：“我觉得保罗是一个英雄，他为科学做的事情很少有其他慈善家办到。这需要一个人对科学抱有信心，并且跟随自己好奇心的指引。”

但也有人怀疑他的宏伟新计划能否产生成果。麻省理工学院教授利根川进(Susumu Tonegawa)进行过广泛的脑科学研究，曾荣获1987年的诺贝尔生理学和医学奖。他说，“第一阶段的投资确实获得了成效。”但是艾伦的工业式方法真的能揭开大脑如何产生意识的奥秘吗?“这是脑科学研究中悬而未决的最大问题之一，”利根川进说，“我不知道艾伦的做法是否会产生成果。”

艾伦过去三十年的职业生涯受健康问题的影响极大。他在1982战胜霍奇金淋巴瘤后离开了微软，之后再也没有回到过那家公司。比尔·盖茨会一门心思扑在微软上，把它发展成20世纪最重要的公司，而艾伦则花了数十亿美元到各种兴趣爱好上。他购买了球队(NBA波特兰开拓者队和西雅图海鹰橄榄球队)，有线电视公司(Charter Communications，让他损失了80亿美元)和研究实验室(以营利为目的Interval Research，在2000年停业)。他是私人资助人类太空飞行和寻找外星生命的第一人，曾出资兴建了EMP摇滚博物馆，以纪念美国已逝知名摇滚音乐家杰米·亨德利克斯 (Jimi Hendrix)， 拥有世界上最大的游艇之一Tatoosh。这艘豪华游艇长300英尺(约91.5米)，有一个6英尺(约1.82米)深的游泳池，交谊厅带有一个法国石灰岩壁炉。

创办研究所

在20世纪90年代末，艾伦开始考虑做一个大型神经科学项目，当时他正在投资给西雅图的一些生物技术公司。其中一个公司是Rosetta Inpharmatics，它当时开展的基因工作可以说是老鼠大脑图谱的前身。该公司首席执行官斯蒂芬·弗伦德(Stephen Friend)是一名癌症研究员，他记得艾伦跟他们进行了长篇讨论，希望“为大脑数据建立一个伟大图书馆”。弗伦德安排艾伦与詹姆斯·沃森(James Watson，因提出DNA双螺旋结构学说赢得诺贝尔生理学和医学奖)见了面。

沃森劝说艾伦开展一个更大的计划——创办一个像洛克菲勒大学(Rockefeller University)或在索尔克研究院(Salk Institute)那样的研究所，吸纳最优秀的科学家。艾伦有些犹豫，一则10亿美元不是一个小数目，二则他曾有过创办Interval Research的失败经历。Interval Research失败的原因部分在于，该机构中的很多科学家单打独斗，只是在完成自己手上的项目而已。

但人类基因组测序计划的进展激发了艾伦的信心。这个计划是以工业规模开展科学研究的一个例子，艾伦希望投资给与之类似的项目。“我确实有能力做一些事情，来帮助世界各地的科学家快速获得进展。”他说。

艾伦决定通过举办“专家研讨会”来确定具体的项目。这一系列头脑风暴会议首先在西雅图，然后又在Tatoosh游轮上举办了两次。到场的科学家包括沃森，以及同样获得过诺贝尔奖的神经科学家理查德·阿克塞尔 (Richard Axel)和利兰·哈特韦尔(Leland Hartwell)。每个科学家都提出了跟自身兴趣有关的建议。心理学家和语言学家史蒂芬·平克(Steven Pinker)希望创办“社会的分子(molecule to society)”研究所来研究神经学和行为学，还有人希望把重心放在实验用动物，比如线虫或灵长类动物上。

他母亲是一个非常爱书的人，当有人请她列出100本最爱的图书时，她无论如何也无法把数目缩减到165本以下。她还很善于做填字游戏，但突然之间，她就变得记不起片刻之前自己说过什么话了。 2003年年初，她被诊断出患有老年痴呆症，艾伦在日记中写道，他十分“心痛”。不久，艾伦脑科学研究所利用他最初捐赠的1亿美元成立起来。

老鼠大脑图谱

一些慈善家把钱投到建筑物或基础设施上，有些则直接为有需要的人提供帮助。艾伦把钱花在了研究脑科学的人才上。最开始，他招募了曾在遗传学创业公司Rosetta Inpharmatics 任职的艾伦·琼斯(Allan Jones)来开发老鼠大脑图谱。很快，琼斯就开始接手管理整个研究所了。

琼斯没有聘请大牌教授，而是招募到了60名青年科学工作者，他们有些是向研究生院请假来工作的。自动化机器将老鼠大脑冷冻并切成薄片;每个脑切片都被放到一个显微镜载玻片上，技术员把每个脑切片浸到RNA溶液中，给含有单独一段RNA序列的细胞染上特定的颜色。像这样，每个脑切片中只有一个基因，每个大脑中只有6个基因可以被捕获到，这意味着创建老鼠大脑图谱总共用了4000只老鼠。2004年12月，艾伦研究所开始在网站上免费提供老鼠大脑图谱，整个项目大体完成是在2006年。完成的图谱包含25万个载片的8500万幅图像，其600 TB的数据量相当于2003年时整个互联网数据量的一半。

老鼠大脑图谱迅速成为全世界工业界和学术界神经科学家的标准工具之一。2006年，一些科学家用这个工具发现了可能会影响人类多发性硬化症易感性、饮食失调和记忆的基因。强生公司的神经科学研发负责人侯赛尼·K·曼基(Husseini K. Manji)说他手下的科学家使用这个工具的独特基因数据来审视项目，麻省理工学院的神经科学家艾德·博登(Ed Boyden)表示它可以帮他弄清楚开展什么样的实验。老鼠大脑图谱项目培养的一种老鼠甚至已经成为美国最流行实验用老鼠。