3D版2012是怎么制作出来的,成年人的大脑到底有

在3D版《2012》即将上线的时候,我们采访了整个3D视觉重建项目的技术总监Keith Collea和在项目中国团队的负责人、视觉工程师崔晓宇,了解一下工程师们究竟对这部影片做了什么,让它能激发剧场中更多的尖叫声。

NASA的机遇号号火星车,自6月10日起就陷入了沉寂,再也没有跟地球取得过联系。

参考文献

  1. S. F. Sorrells, M. F. Paredes, A. Cebrian-Silla, K. Sandoval, D. Qi, K. W. Kelley, D. James, S. Mayer, J. Chang, K. I. Auguste, E. F. Chang, A. J. Gutierrez, A. R. Kriegstein, G. W. Mathern, M. C. Oldham, E. J. Huang, J. M. Garcia-Verdugo, Z. Yang, A. Alvarez-Buylla, Human hippocampal neurogenesis drops sharply in children to undetectable levels in adults. Nature 555, 377–381 (2018).
  2. M. Boldrini, C. A. Fulmore, A. N. Tartt, L. R. Simeon, I. Pavlova, V. Poposka, G. B. Rosoklija, A. Stankov, V. Arango, A. J. Dwork, R. Hen, J. J. Mann, Human hippocampal neurogenesis persists throughout aging. Cell Stem Cell 22, 589–599.e5 (2018).

当我们在电影院里看灾难片的时候,并不会担心影片中的景象有一天会变成现实。但是《2012》这部片子大概是个例外。就在那个传说中的日期(2012年12月21日)快要到来的时候,这部电影又出了3D视觉重建版,让观众可以提前一个月感受一下被世界末日的恐惧包围的感觉。

等待天空放晴

对于机遇号来说,尘暴开始衰退,意味着τ的数值开始降低。这个参数表示大气的不透明度——数值越高,空气越不透明,能够照到地面的阳光也就越少。

6月10日,机遇号上一次传回测量数据时,τ的数值已经高达10.8。这是它登陆火星15年来测到的最高值,意味着那里的白天实际上已经跟夜晚一样黑了。而在正常情况下,机遇号在火星上实测的τ通常只有0.5。

工程师预测,只有当τ降到2.0以下时,机遇号上的太阳能板才有可能重新给电池充电。已经失联太久的机遇号,显然无法给我们提供这个参数的第一手测量数据。好在,科学家找到了别的办法。

NASA的火星勘测轨道飞行器(MRO)仍在环绕火星运转,它携带的广角相机持续监测着火星的表面。随着火星上的全球尘暴开始逐渐衰退,这台相机拍到的火星表面也变得越来越清晰。这将帮助科学家估测机遇号所在地点τ的数值。

这种方法测得的数据让科学家相信,火星上的天空大概很快就会明朗起来,可以让足够多的阳光再度照耀在机遇号身上。可能过不了多久,这些阳光就能让机遇号恢复体力,尝试给地球再报一次平安了。

图片 1没有尘暴的火星(左)和最近被尘暴席卷全球的火星(右),由NASA火星勘测轨道飞行器上的广角相机拍摄。图片来源:NASA/JPL-Caltech/MSSS

真相究竟如何?只能等待进一步研究

由于两项研究都采用了免疫荧光标记的方法,这些免疫标记物的稳定性和标本的处理方法就格外重要。

之前的研究发现,DCX的表达并不是恒定的。比如,蝙蝠在被捕捉30分钟之后,DCX的表达会消失,这可能与应激有关。索雷尔斯团队的研究中,处理脑标本的时间窗是个体死亡后的48小时之内,而博尔德里尼团队的时间窗是26小时。处理时间窗过长导致DCX消减,有可能是索雷尔斯团队阴性结果的原因。

另一方面,这些免疫标记物也有可能会标记神经元母细胞以外的其他细胞,比如,有些研究者认为神经胶质细胞也可以表达DCX。这样,博尔德里尼团队标记的就有可能根本不是幼稚的神经元。

比较两项研究,索雷尔斯团队有一大优势:他们研究了神经发生最活跃的胎儿、婴儿和儿童大脑标本,为成年大脑标本提供了基线的对比。

图片 2我们对大脑的了解远称不上足够。图片来源:geralt/pixabay

在发现成年人大脑可能存在新生神经元的过去20年里,已经有很多科学家迫不及待地把这一发现应用到疾病治疗中,有些研究希望通过有氧训练或者认知训练刺激神经元的新生来预防阿尔茨海默病,有些研究希望通过药物来刺激神经元生成从而改善抑郁症状,还有一些研究希望通过新生神经元修补神经损伤。

但是,如果索雷尔斯团队的研究结果反映了真实情况,即神经元新生在成年人中几乎不存在,那这些治疗方法是不是都会落空了呢?

即便大家都愿意相信成年人的脑细胞可以不断更新,但很遗憾,目前的科学证据似乎还不能证明这一点。

在人类中研究神经元新生还存在一些方法学上的挑战,毕竟很多可以用于小鼠的操作不可能在人身上进行。此外,即使成年人的大脑可以产生新的神经元,其行使的具体功能也还需要进一步研究。希望更多新的神经科学实验方法的突破,能让科学家早日解开这个谜团。(编辑:odette)

3D视觉重建的工程量有多大

拍摄3D电影与把2D电影转换成3D,两者虽目标一致,工作状态却完全不同:前者好比生态生物学家,整天出野外;后者更像是分子生物学家,整天钻在实验室里。Keith说,对他来说整个项目里最困难的部分,就是要在一间黑暗的放映厅里,一小时又一小时地看片子,不出门也不上厕所。在影片制作的过程中,每个步骤都可能做出多个版本,需要拍板定夺。因此光是看样片,就是一项令人抓狂的工作。

在果壳网 《泰坦尼克号是怎么从2D转成3D的?》 这篇文章里介绍了一些2D电影转制3D电影的知识。文章提到,在3D影片制作中,相当一部分工作是计算机无法取代的,需要由人来进行。另一方面,要处理的数据是海量的。影片的每一帧都要制作出分别提供给左右眼看的画面。以每秒24帧计算,《2012》这部158分钟的影片包含22.75万帧。尽管在计算机的辅助下,不用一帧一帧地去修改画面,但要追求细节完美,整个工程还是耗时很久。《2012》的3D重建工作从2012年4、5月份进入具体操作阶段,终于赶在年底,玛雅人预言的日期到来之前完工。

永久的伤痕

就算恢复了正常运行,机遇号也很可能已经不同于以往了。这场旷日持久的尘暴,恐怕已经在机遇号身上留下了永久的伤痕。

倒不是说,机遇号会因为这场尘暴而变得灰头土脸。掉落在它身上的尘埃,通常都不是什么太大的问题。以往遭遇的火星尘暴,也曾让机遇号的相机镜头上沾满了尘埃。随着时间的流逝,大部分尘埃都会掉落。那些顽固不掉的尘埃,也很容易标记出来,通过后期校准,不会干扰机遇号的科学观测。

真正令人担忧的,是这场尘暴可能给机遇号落下的“病根”。它的电池可能已经放电过量,并且在不活动的状态下呆了太久,可能导致电池容量出现下降。如果电池不能容纳足够多的电量,那就可能影响机遇号的持续运行。这意味着,一些特别耗电的操作,就有可能导致电池欠压,使得机遇号突然断电。

而机遇号最耗电的操作之一,便是在火星漫长而又寒冷的冬季,小心翼翼地给自己加热保暖,以免因为体温过低而被彻底冻坏。在那样的情境之下,一旦电池中断供电,机遇号的命运恐怕会比被尘暴笼罩更加凶险得多。

不过,这都是机遇号醒过来之后才需要担心的事情了。

图片 3 登陆火星的第5000个火星日,机遇号留下了这样一张自拍照。但愿这不会是它的最后一张自拍。图片来源:NASA/JPL-Caltech

此时此刻,在火星上的全球尘暴终于开始消散之际,地球上的工程师已经作好了准备,正在侧耳倾听机遇号可能随时发来的信号。

只要能够苏醒过来,这就已经是又一个奇迹了。

机遇号,加油!

对于大脑神经元是否会更新的问题,人们的认识在过去一个多世纪里几经逆转。整个20世纪,主流观点都认为神经元在人出生以后是不会更新的,脑细胞是死一个少一个。但是近20年来,越来越多的实验表明,动物和人类大脑的神经元可以再生,而且这一能力可能可以持续一辈子。

未来的电影会是什么样子

为什么要把以前的电影制作成3D版?本质上还是因为3D同2D相比,看起来更真实,更像我们用双眼看到的世界。

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(图:filmschoolrejects.com)

最初,人类在岩壁上用白垩画画。后来我们用照相机描绘更真实的图像。再后来图像可以动了,有了声音,从黑白变成彩色。总体趋势上,电影作为一种媒体,正在向着越来越“仿真”的方向发展。3D电影比起2D,能够呈现出更加接近真实世界的效果。这个过程中,每一点技术上的进步都会让我们在“讲故事”的能力方面提高一小步。3D电影技术方兴未艾,Keith这样的先驱者们正在尝试各种可能性,探索3D电影的发展之路。

至于未来的电影会是什么样子,Keith认为,放映技术会更加成熟,帧数会更高,同时屏幕与真实世界的界限可能会更加模糊,比如也许我们能感受到剧中人经过时带起的微风。当然这还需要很长的路要走。最重要的是,发展这些技术的目的,是为了走进影院的人们忘记它们的存在,而完全沉浸在故事本身。

听起来是非常美好的展望。不过对我个人来说,如果未来电影变得如此真实,那我不知道还敢不敢去看《2012》这样的灾难片……

感谢 @唯一 对本文的帮助。

机遇号还能不能醒来,答案可能就快要揭晓了。

新的实验方法,让人们看到新生神经元

最早开始研究大脑时,人们发现,在显微镜下是看不到成年人大脑中处于分裂相的神经元细胞的,因此很长一段时间都以为神经元不会新生。

然而,近二三十年出现了一些新的实验技术,可以应用放射性元素和核苷酸类似物标记处于分裂相的细胞,人们由此在许多成年动物中都发现了新生神经元的证据,而且这些新生的神经元似乎主要局限在海马。

海马是大脑颞叶内的一个部位,主要职责是学习和记忆,对调节情感也有重要作用。研究发现,成年小鼠的海马有相当数量的神经元母细胞,虽然它们一般情况下什么也不做,但是具有分裂能力。在适当的时候,这些神经元母细胞可以分裂成子细胞,而子细胞又可以分化成神经元。这样,大脑就可以不断产生新的神经元。

这一发现让学界非常兴奋,因为如果海马神经元可以再生,那意味着许多和海马衰减相关的疾病都有可能被治愈,比如阿尔茨海默病和抑郁症。

图片 5如果成年人的海马中有新生神经元,那么阿尔茨海默病就多了很多潜在的治疗手段。图片来源:电影《依然爱丽丝》

随后,成人大脑存在新生神经元的证据也开始得到报道。首先是美国和瑞典两国的科学家在1998年用核苷酸类似物标记的方法,在成人的海马中发现了幼稚神经元;随后,瑞典研究者在2006年用碳14追踪的方法计算出成人的海马每天可以产生700个神经元;2010年,德国科学家也用抗体标记的方法发现了成人海马中的新生神经元。

这样,成年人大脑可以产生新生神经元的说法逐渐得到了科学界的认可,甚至被写进了教科书。然而,仍有很多研究者对这一说法持怀疑态度,他们认为,目前的实验结果主要来自于啮齿类动物,人类的实验还不足以得出定论。

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