可以說，2014年是腦科學(xué)的豐收年?！都~約時(shí)報(bào)》于2月宣布，科學(xué)的下一??個(gè)前沿領(lǐng)域就“在你的大腦里”。的確如此，一些神經(jīng)科學(xué)的研究特別值得我們關(guān)注。
雖然對我們來說，人腦在很大程度上仍是一個(gè)謎，進(jìn)展緩慢而穩(wěn)定，但現(xiàn)在神經(jīng)學(xué)家對于它如何產(chǎn)生意識(shí)、思想和情感活動(dòng)有了更深一步的了解。據(jù)腦科學(xué)家加里·馬庫斯（Gary Marcus）說，我們現(xiàn)在看到的簡直就是一場神經(jīng)科學(xué)革命。
“在神經(jīng)科學(xué)方面，還從未有比現(xiàn)在更加激動(dòng)人心的時(shí)刻?！瘪R庫斯在他編撰的《大腦的未來：全球前沿神經(jīng)科學(xué)家論文集》（2014年11月出版）的序言中這樣寫道，“目前神經(jīng)科學(xué)已經(jīng)積累了大量事實(shí)，仍然期待有一個(gè)總體理論；現(xiàn)在已有很多進(jìn)步，但不知道的更多。但是融入新技術(shù)……可以改變這種狀況。”
美國總統(tǒng)奧巴馬在他啟動(dòng)的科研項(xiàng)目“腦計(jì)劃”中，甚至把大腦研究與20世紀(jì)60年代的“太空競賽”相提并論。據(jù)國家衛(wèi)生研究院主任弗朗西斯·柯林斯（Francis Collins）說，為了開發(fā)探索大腦的新技術(shù)，白宮已經(jīng)雄心勃勃地投資了數(shù)百萬美元，未來十年還將花費(fèi)45億美元用于發(fā)展神經(jīng)新技術(shù)。與此同時(shí)，歐洲的一個(gè)同樣雄心勃勃的舉措“人類腦計(jì)劃”也于2013年推出了，經(jīng)過一些挫折后，科研工作開始向前邁進(jìn)。日本研究人員也正在努力推進(jìn)十年腦計(jì)劃，繪制出靈長類大腦。
以下是我們在2014年了解到的關(guān)于大腦的五個(gè)重要事實(shí)。
1．腦功能很可能受到腸道影響
2014年，腸道細(xì)菌可能對大腦功能有顯著影響的新觀點(diǎn)在科學(xué)界勢頭正健。國際精神衛(wèi)生研究所投資了100多萬美元，用于研究腸道微生物與大腦之間關(guān)系的一個(gè)新項(xiàng)目。2014年11月召開的神經(jīng)科學(xué)會(huì)議將腸道微生物的研究稱為腦科學(xué)的一個(gè)“范式轉(zhuǎn)移”。
“它開啟了觀察腦功能、健康和疾病的一種全新方式?！?014年加州大學(xué)洛杉磯分校醫(yī)學(xué)和精神病學(xué)教授梅耶·梅爾（Emeran Mayer）博士這樣告訴美國國家公共電臺(tái)。
此前研究調(diào)查了如自閉癥、抑郁、焦慮等疾病與腸道內(nèi)微生物變化的聯(lián)系。2014年，神經(jīng)學(xué)家開始深入研究所謂的微生物是如何影響大腦的發(fā)育和活動(dòng)，將大腦連到消化道的免疫系統(tǒng)和迷走神經(jīng)很可能在其中發(fā)揮作用。
2．腦對腦直接溝通不再是科幻
心靈感應(yīng)，并不像它看起來那樣不靠譜。2014年，科學(xué)家在人們當(dāng)中實(shí)現(xiàn)了腦對腦的直接溝通。
早期研究始于2013年。2014年秋，華盛頓大學(xué)研究人員能從一個(gè)人的大腦通過互聯(lián)網(wǎng)重復(fù)發(fā)送信號(hào)，從而在不到一秒的時(shí)間里控制另一個(gè)人的手部動(dòng)作。
這是它的工作過程：研究人員測試了三對參與者（一人是發(fā)送者，一人是接收者），每對參與者相隔半英里，除了他們的大腦，兩人不可能發(fā)生任何互動(dòng)。發(fā)送者與一個(gè)讀取大腦活動(dòng)的腦電圖機(jī)器相連，并通過網(wǎng)絡(luò)把電脈沖發(fā)送到接收者。在接收者的大腦區(qū)域放置了一個(gè)能夠控制手部動(dòng)作的經(jīng)顱磁刺激儀線圈。使用這種系統(tǒng)，發(fā)送者可以通過簡單地思考手部運(yùn)動(dòng)，來命令接收者動(dòng)手。比如，發(fā)送者在玩一個(gè)射擊大炮保衛(wèi)城市的電腦游戲，他想在不同的時(shí)間發(fā)射大炮，“開火”的大腦信號(hào)就可以通過網(wǎng)絡(luò)直接發(fā)送給接收者，指揮接收者的手去碰觸摸板，進(jìn)行開炮。
“這種模式為大腦之間的互動(dòng)或?qū)⑿畔⒅踩氪竽X的開發(fā)方案，提供了廣泛的機(jī)會(huì)?！比A盛頓大學(xué)學(xué)習(xí)與腦科學(xué)研究院研究員尚特爾·普拉（Chantel Prat）在給《赫芬頓郵報(bào)》的一封電郵中這樣寫道，“這項(xiàng)技術(shù)最終可使大腦缺失或損傷的人得到修復(fù)?！?/p>
3．為阿爾茨海默癥研究復(fù)制腦細(xì)胞
發(fā)表在2014年10月《自然》雜志的一些開創(chuàng)性研究，能為阿爾茨海默癥研究復(fù)制可供使用的腦細(xì)胞。
馬薩諸塞州總醫(yī)院的研究人員創(chuàng)建了“阿爾茨海默癥的培養(yǎng)皿”——這個(gè)培養(yǎng)皿包含了在阿爾茨海默癥發(fā)展過程中涉及的、復(fù)制重要結(jié)構(gòu)和病情進(jìn)程的人類腦細(xì)胞。
運(yùn)用這個(gè)培養(yǎng)皿，研究人員將測試目前市場上的1000多種阿爾茨海默氏癥治療藥物，以及5000種左右尚在實(shí)驗(yàn)中的藥物。研究人員還使用了新的三維模型，為現(xiàn)有的假設(shè)提供證據(jù)，即在腦中的β-淀粉樣蛋白斑塊沉積是疾病的早期催化劑。
“這是此領(lǐng)域向前邁進(jìn)的一大步，”杜克大學(xué)阿爾茨海默氏癥研究員穆拉利·多拉斯瓦米（Murali Doraiswamy）博士告訴《紐約時(shí)報(bào)》，“它可以大大加快新藥的測試?！?/p>
4．我們能夠改變記憶的情緒性質(zhì)
在一個(gè)具有里程碑意義的研究中，研究人員使用了光遺傳學(xué)技術(shù)，這一技術(shù)可以用光來操控神經(jīng)元活動(dòng)，從而影響小鼠大腦中的特定記憶。
麻省理工學(xué)院以諾貝爾獎(jiǎng)得主、免疫學(xué)家利根川進(jìn)（Susumu Tonegawa）為首的研究人員，能在海馬體（與記憶的形成和編碼相關(guān)的大腦區(qū)域）種植虛假記憶，并刪除現(xiàn)有記憶。
他們甚至可以通過把一個(gè)記憶與另一個(gè)完全不相干的環(huán)境和情緒基調(diào)下的不同記憶相連接，來切換與老鼠情緒相關(guān)的記憶，從而有效地將負(fù)面記憶轉(zhuǎn)為正面記憶。利根川進(jìn)告訴《紐約時(shí)報(bào)》，這一研究可能會(huì)為心理治療提供基礎(chǔ)，幫助患者挖掘美好的回憶，以減輕不良或緊張的情緒。
“當(dāng)你想把一個(gè)壞記憶變成好記憶時(shí)，這些結(jié)果將有助于我們了解相關(guān)細(xì)胞參與的比例——我們是要處理杏仁核中50％的細(xì)胞，還是只要處理1％甚至更少的細(xì)胞？”沒有參加此項(xiàng)研究的研究員理查德·莫里斯（Richard Morris）博士這樣告訴BBC，“它把問題的規(guī)模告訴了我們?！?/p>
5．我們意識(shí)到我們懂得太少
研究大腦的巨大矛盾是，我們對大腦了解得越多，會(huì)意識(shí)到我們懂得越少。
雖然科學(xué)家們已經(jīng)能夠探測到大腦中特定神經(jīng)元和神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)作，但是他們?nèi)匀蝗狈Υ竽X中存放所有數(shù)據(jù)的主要部分和理論框架的了解。大腦中約有1000億個(gè)神經(jīng)元和大腦中的高達(dá)1000萬億個(gè)神經(jīng)連結(jié)，神經(jīng)學(xué)家拉斐爾·尤斯特（Rafael Yuste）說，研究其中的個(gè)體或小部分，就像是“通過一個(gè)像素來理解電視節(jié)目一樣”。
“也許是最大的挑戰(zhàn)在于大腦功能，可以從這么多層次進(jìn)行研究，如從突觸的細(xì)節(jié)到數(shù)萬億倍的大腦區(qū)域。電脈沖可以用于研究大腦的生物化學(xué)、物理結(jié)構(gòu)、各層及層間網(wǎng)絡(luò)等。全球有4萬多科學(xué)家試圖把它弄明白?！?014年1月，《紐約時(shí)報(bào)》科學(xué)記者詹姆斯·戈?duì)柭↗ames Gorman）曾寫到過人類腦圖項(xiàng)目——嘗試創(chuàng)建腦神經(jīng)布局的交互式地圖。“每一種觀察方式都驚人地揭示了大腦的秘密，然而全面完整的大腦地圖依然遙不可及。”
聯(lián)系客服
