古希臘醫(yī)學之父希波克拉底是第一位正式描述腦的作用的人，他在專門討論腦部疾病的《論神奇的疾病》一文中寫道：“人們應該認識到所有的快樂、愉悅、歡笑、運動，還有悲傷、憂愁、沮喪和哀傷都來自大腦，而不是來自其他東西。腦以某種特殊的方式使我們有了智慧和知識，能看會聽，并且懂得什么是邪惡，什么是公平……也是因為有了腦，我們才會發(fā)瘋和精神錯亂，害怕和恐懼才會折磨我們。當腦不健康的時候，我們就會因此受累，根據(jù)上面所講的一切，我認為腦對人有最大的影響?！?/span>
腦科學的研究直到近代才正式開始。19世紀初，奧地利醫(yī)生弗朗茲·約瑟夫·加爾倡導的“顱相學”紅極一時，他通過觀察尸體的顱骨突起，認為該顱骨下的腦區(qū)相對發(fā)達，并對應某種性格特征。例如，加爾認為額骨突起的人生性貪婪，容易成為扒手；顳骨突起的人有暴力傾向；后腦勺突起的人比較多情——然而事實并非如此。這種簡單、粗糙、充滿主觀色彩的觀察并不能揭開大腦之謎，卻引發(fā)了人們對于大腦是否具有功能分區(qū)的熱議。
1861年，法國神經(jīng)解剖學家布羅卡接診了一位特殊的病人。這位病人在21年前中風，從此不能講完整的句子。布羅卡對其進行了檢查，6天之后，病人去世了，隔天進行了尸檢，發(fā)現(xiàn)大腦左半球的第三個前額溝回有損傷。這個部位后被命名為布羅卡區(qū)，即運動性語言中樞。布羅卡的發(fā)現(xiàn)讓人們認識到大腦確實存在功能定位，并且可以通過病情分析與尸體腦解剖的方法來加以論證。
1872年，意大利醫(yī)生卡米洛·高爾基發(fā)明了硝酸銀染色，通過光學顯微鏡第一次看見了腦細胞的外形——腦細胞和普通細胞大不一樣，它們的形狀很不規(guī)則，從細胞體向外發(fā)出很多分支（突起），這些分支彼此纏結(jié)在一起，好像一張巨大的網(wǎng)絡。與高爾基同時代的西班牙解剖學家卡哈爾對神經(jīng)元（腦細胞和外周神經(jīng)細胞）進行了大量觀察，并且用他的生花妙筆活靈活現(xiàn)地畫了出來?？ü栒J為每個神經(jīng)元是獨立的個體，一個神經(jīng)元和另一個神經(jīng)元的分支相互接近，卻并不相通。這和卡米洛·高爾基認為神經(jīng)元之間胞質(zhì)相通的觀點大相徑庭。兩人分獲1906年的諾貝爾生理學獎，在頒獎典禮上依然爭論不休。后來，掃描電鏡的照片證明卡哈爾是正確的。
人們對于腦的認識深入到神經(jīng)元（細胞）的層面，隨后又發(fā)現(xiàn)了神經(jīng)元之間傳遞信息的各種神經(jīng)遞質(zhì)，并且記錄到神經(jīng)元興奮時發(fā)放的動作電位。令人迷惑的是，神經(jīng)元就其個體而言，功能是如此簡單，就是“受刺激—放電”，就其整體而言，功能卻是如此復雜，復雜到不可思議的地步。
如果我們研究肌細胞，我們了解其結(jié)構(gòu)和功能，就知道肌肉是如何收縮的。如果我們研究血液中的紅細胞，我們了解其結(jié)構(gòu)和生理特性，就知道它是如何運輸氧氣的。這些都是順理成章的事。可是，我們研究神經(jīng)細胞，即便對單個細胞了解得再清楚，也不知道認知、思維、情感、意識是怎么形成的，它們固然和單個神經(jīng)細胞的功能有關(guān)，卻遠非其功能的簡單疊加。
人腦有140億個神經(jīng)元（一說1000億個），每個神經(jīng)元可以與其他神經(jīng)元形成105個突觸，整個腦可以形成1015個突觸，比銀河系中的星辰還多。這些突觸，就是一個個的信息通道，縱橫交錯如蛛網(wǎng)、如迷宮，我們?nèi)绾螡撊脒@浩瀚的迷宮，揭開腦中的奧秘呢？
一種流行的觀點是：人類不可能把自己的大腦研究清楚，就像不可能拽著自己的頭發(fā)脫離地球。用人腦來研究人腦，就好像用同樣硬度的矛，刺穿同樣硬度的盾，再說也沒有那么多人腦可供研究，只能用動物的腦代替，動物的智力和人類相差甚遠，這也是一個極大的限制。另一種觀點是：腦科學已經(jīng)取得了長足的進步，并且得到世界各國科學家的熱切關(guān)注，成為生命科學中最熱門的領域之一。集中這么多優(yōu)秀科學家的智慧，大腦這個最后的堡壘總有被攻破的一天。
新的技術(shù)正日新月異地發(fā)展，使腦科學的研究越來越精確、多元。例如，計算機輔助技術(shù)可以重構(gòu)神經(jīng)系統(tǒng)的三維圖像，從而繪制出神經(jīng)網(wǎng)絡的立體圖譜。光遺傳技術(shù)可對神經(jīng)回路中神經(jīng)元的興奮與否進行精確的操控，從而在神經(jīng)回路的水平解釋腦的功能。腦成像技術(shù)在宏觀水平對不同腦區(qū)的興奮進行實時監(jiān)測，并與行為相互聯(lián)系。種種跡象表明，科學家曾經(jīng)把對腦的研究分解到神經(jīng)元，現(xiàn)在則要在神經(jīng)元的基礎上構(gòu)建龐大的神經(jīng)網(wǎng)絡，通過數(shù)學和物理的方法解答生物之謎。
早在20世紀末，就出現(xiàn)了模擬人腦的超級計算機，只是其智能與人腦相差甚遠。2005年，瑞士聯(lián)邦理工學院的神經(jīng)科學家亨瑞·馬克拉姆主持了一項被稱為“藍腦計劃”的項目，其目標就是用計算機模仿出人腦的思維過程。馬克拉姆聲稱，2018年之前，一臺能夠說話、擁有人類的智力水平和相似的行為方式的電腦就會誕生。而在大洋彼岸，美國IBM公司2012年宣布，已經(jīng)用世界上運算速度最快的96臺計算機，制造出了模擬5300億個神經(jīng)元和100萬億個突觸的“人造大腦”。隨著腦科學、計算機科學、納米技術(shù)的新成果逐步匯入超級計算機，我們離“破譯人腦”的終點站將越來越近。
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